@pastqing 2015-10-19T15:58:08.000000Z 字数 7065 阅读 2797

java设计模式——观察者模式

java 设计模式

java设计模式——观察者模式

一、观察者模式（Observer）的定义：

观察者模式又称为订阅—发布模式，在此模式中，一个目标对象管理所有相依于它的观察者对象，并且在它本身的状态改变时主动发出通知。这通常透过呼叫各观察者所提供的方法来实现。此种模式通常被用来事件处理系统。

1、观察者模式的一般结构

首先看下观察者模式的类图描述：
此处输入图片的描述
观察者模式的角色如下：

Subject（抽象主题接口）：定义了主题类中对观察者列表的一系列操作，包括增加，删除，通知等。
Concrete Subject（具体主题类）：
Observer（抽象观察者接口）：定义了观察者对主题类更新状态接受操作。
ConcreteObserver（具体观察者类）：实现观察者接口更新主题类通知等逻辑。

从这个类图可以看出，主题类中维护了一个实现观察者接口的类列表，主题类通过这个列表来对观察者进行一系列的增删改操作。观察者类也可以主动调用update方法来了解获取主题类的状态更新信息。

以上的类图所描述的只是基本的观察者模式的思想，有很多不足。比如作为观察者也可以主动订阅某类主题等。下面的例子将进行一些改动，以便适用具体的业务逻辑。

2、观察者模式示例

我们构建一个观察者和主题类，观察者可以主动订阅主题或者取消主题。主题类统一被一个主题管理者所管理。下面给出类图：
Observer.png-221.4kB

Subject:

public interface Subject {
    //注册一个observer
    public void register(Observer observer);
    //移除一个observer
    public void remove(Observer observer);
    //通知所有观察者
    public void notifyObservers();
    //获取主题类要发布的消息
    public String getMessage();
}

ConcerteSubject:

public class MySubject implements Subject {
    private List<Observer> observers;
    private boolean changed;
    private String message;
    //对象锁， 用于同步更新观察者列表
    private final Object mutex = new Object();
    public MySubject() {
        observers = new ArrayList<Observer>();
        changed = false;
    }
    @Override
    public void register(Observer observer) {
        if (observer == null)
            throw new NullPointerException();
            //保证不重复
        if (!observers.contains(observer))
            observers.add(observer);
    }
    @Override
    public void remove(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    @Override
    public void notifyObservers() {
        // temp list
        List<Observer> tempObservers = null;
        synchronized (mutex) {
            if (!changed)
                return;
            tempObservers = new ArrayList<>(this.observers);
            this.changed = false;
        }
        for(Observer obj : tempObservers) {
            obj.update();
        }
    }
    //主题类发布新消息
    public void makeChanged(String message) {
        System.out.println("The Subject make a change: " + message);
        this.message = message;
        this.changed = true;
        notifyObservers();
    }
    @Override
    public String getMessage() {
        return this.message;
    }
}

ConcerteSubject做出更新时，就通知列表中的所有观察者，并且调用观察者update方法以实现接受通知后的逻辑。这里注意notifyObservers中的同步块。在多线程的情况下，为了避免主题类发布通知时，其他线程对观察者列表的增删操作， 同步块中用一个临时List来获取当前的观察者列表。

SubjectManagement：主题类管理器

public class SubjectManagement {
    //一个记录 名字——主题类 的Map
    private Map<String, Subject> subjectList = new HashMap<String, Subject>();
    public void addSubject(String name, Subject subject) {
        subjectList.put(name, subject);
    }
    public void addSubject(Subject subject) {
        subjectList.put(subject.getClass().getName(), subject);
    }
    public Subject getSubject(String subjectName) {
        return subjectList.get(subjectName);
    }
    public void removeSubject(String name, Subject subject) {
    }
    public void removeSubject(Subject subject) {
    }
    //singleton
    private SubjectManagement() {}
    public static SubjectManagement getInstance() {
        return SubjectManagementInstance.instance;
    }
    private static class SubjectManagementInstance {
        static final SubjectManagement instance = new SubjectManagement();
    }
}

主题类管理器的作用就是在观察者订阅某个主题时，获取此主题的实例对象。

Observer：

public interface Observer {
    public void update();
    public void setSubject(Subject subject);
}

ConcerteObserver:

public class MyObserver implements Observer {
    private Subject subject;
    // get the notify message from Concentrate Subject
    @Override
    public void update() {
        String message = subject.getMessage();
        System.out.println("From Subject " + subject.getClass().getName()
                + " message: " + message);
    }
    @Override
    public void setSubject(Subject subject) {
        this.subject = subject;
    }
    // subcirbe some Subject
    public void subscribe(String subjectName) {
        SubjectManagement.getInstance().getSubject(subjectName).register(this);
    }
    // cancel subcribe
    public void cancelSubcribe(String subjectName) {
        SubjectManagement.getInstance().getSubject(subjectName).remove(this);
    }
}

测试：我们将主题类和观察者抽象成写者和读者

public class ObserverTest {
    private static MySubject writer;
    @BeforeClass
    public static void setUpBeforeClass() throws Exception {
        writer = new MySubject();
        //添加一个名为Linus的作家
        SubjectManagement.getInstance().addSubject("Linus",writer);
    }
    @Test
    public void test() {
        //定义几个读者
        MyObserver reader1 = new MyObserver();
        MyObserver reader2 = new MyObserver();
        MyObserver reader3 = new MyObserver();
        reader1.setSubject(writer);
        reader2.setSubject(writer);
        reader3.setSubject(writer);
        reader1.subscribe("Linus");
        reader2.subscribe("Linus");
        reader3.subscribe("Linus");
        writer.makeChanged("I have a new Changed");
        reader1.update();
    }
}

以上就是观察者模式的小示例。可以看出每个主题类都要维护一个相应的观察者列表，这里可以根据具体主题的抽象层次进一步抽象， 将这种聚集放到一个抽象类中去实现，来共同维护一个列表，当然具体操作要看实际的业务逻辑。

二、Servlet中的Listener

再说Servlet中的Listener之前，先说说观察者模式的另一种形态——事件驱动模型。与上面提到的观察者模式的主题角色一样， 事件驱动模型包括事件源，具体事件，监听器，具体监听器。
Servlet中的Listener就是典型的事件驱动模型。
JDK中有一套事件驱动的类，包括一个统一的监听器接口和一个统一的事件源, 源码如下：

/**
 * A tagging interface that all event listener interfaces must extend.
 * @since JDK1.1
 */
public interface EventListener {
}

这是一个标志接口， JDK规定所有监听器必须继承这个接口。

public class EventObject implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 5516075349620653480L;
    /**
     * The object on which the Event initially occurred.
     */
    protected transient Object  source;
    /**
     * Constructs a prototypical Event.
     *
     * @param    source    The object on which the Event initially occurred.
     * @exception  IllegalArgumentException  if source is null.
     */
    public EventObject(Object source) {
        if (source == null)
            throw new IllegalArgumentException("null source");
        this.source = source;
    }
    /**
     * The object on which the Event initially occurred.
     *
     * @return   The object on which the Event initially occurred.
     */
    public Object getSource() {
        return source;
    }
    /**
     * Returns a String representation of this EventObject.
     *
     * @return  A a String representation of this EventObject.
     */
    public String toString() {
        return getClass().getName() + "[source=" + source + "]";
    }
}

EvenObject是JDK给我们规定的一个统一的事件源。EvenObject类中定义了一个事件源以及获取事件源的get方法。

下面就分析一下Servlet Listener的运行流程。

1、Servlet Listener的组成

目前， Servlet中存在6种两类事件的监听器接口，具体如下图：
ServletListener.png-127kB
具体触发情境如下表：
ServletListener _2.png-312.2kB

2、一个具体的Listener触发过程

我们以ServletRequestAttributeListener为例，来分析一下此处事件驱动的流程。

首先一个Servlet中， HttpServletRequest调用setAttrilbute方法时，实际上是调用的org.apache.catalina.connector.request#setAttrilbute方法。我们看下它的源码：

public void setAttribute(String name, Object value) {
        ...
        //上面的逻辑代码已省略
        // 此处即通知监听者
        notifyAttributeAssigned(name, value, oldValue);
    }

下面是notifyAttributeAssigned(String name, Object value, Object oldValue)的源码

private void notifyAttributeAssigned(String name, Object value,
            Object oldValue) {
        //从容器中获取webAPP中定义的Listener的实例对象
        Object listeners[] = context.getApplicationEventListeners();
        if ((listeners == null) || (listeners.length == 0)) {
            return;
        }
        boolean replaced = (oldValue != null);
        //创建相关事件对象
        ServletRequestAttributeEvent event = null;
        if (replaced) {
            event = new ServletRequestAttributeEvent(
                    context.getServletContext(), getRequest(), name, oldValue);
        } else {
            event = new ServletRequestAttributeEvent(
                    context.getServletContext(), getRequest(), name, value);
        }
        //遍历所有监听器列表， 找到对应事件的监听器
        for (int i = 0; i < listeners.length; i++) {
            if (!(listeners[i] instanceof ServletRequestAttributeListener)) {
                continue;
            }
            //调用监听器的方法， 实现监听操作
            ServletRequestAttributeListener listener =
                (ServletRequestAttributeListener) listeners[i];
            try {
                if (replaced) {
                    listener.attributeReplaced(event);
                } else {
                    listener.attributeAdded(event);
                }
            } catch (Throwable t) {
                ExceptionUtils.handleThrowable(t);
                context.getLogger().error(sm.getString("coyoteRequest.attributeEvent"), t);
                // Error valve will pick this exception up and display it to user
                attributes.put(RequestDispatcher.ERROR_EXCEPTION, t);
            }
        }
    }

上面的例子很清楚的看出ServletRequestAttributeListener是如何调用的。用户只需要实现监听器接口就行。Servlet中的Listener几乎涵盖了Servlet整个生命周期中你感兴趣的事件，灵活运用这些Listenser可以使程序更加灵活。

三、总结

观察者模式定义了对象之间一对多的关系，当一个对象（被观察者）的状态改变时，依赖它的对象都会收到通知。可以应用到发布——订阅，变化——更新这种业务场景中。
观察者和被观察者之间用松耦合的方式，被观察者不知道观察者的细节，只知道观察者实现了接口。
事件驱动模型更加灵活，但也是付出了系统的复杂性作为代价的，因为我们要为每一个事件源定制一个监听器以及事件，这会增加系统的负担。