目錄
一、引言：為什么需要觀察者模式？
二、觀察者模式的核心原理
1. 角色劃分
2. 類圖關系
三、經典案例解析
案例1：天氣監測系統
案例2：股票價格監控系統
案例3：MVC架構中的模型-視圖分離
案例4：Java內置事件監聽機制
四、進階技巧與注意事項
1. 避免循環依賴
2. 異步通知
3. Java內置支持
五、對比其他設計模式
六、總結與建議
一、引言：為什么需要觀察者模式？
在軟件開發中，對象之間的耦合度越高，代碼的維護性和擴展性越差。例如：
- 事件處理：當一個對象的狀態變化需要通知多個其他對象時（如GUI按鈕點擊觸發多個事件）。
- 數據同步：當數據源更新時，多個依賴該數據的對象需要自動刷新（如股票價格變動通知投資者）。
傳統方案中，對象間直接調用會導致強耦合，而觀察者模式通過解耦解決了這一問題。
二、觀察者模式的核心原理
1. 角色劃分
- Subject（主題）：維護觀察者列表，提供注冊、移除和通知觀察者的接口。
- Observer（觀察者）：定義更新接口，接收主題的通知并自動更新。
- ConcreteSubject（具體主題）：實現主題接口，管理觀察者列表，狀態變化時通知觀察者。
- ConcreteObserver（具體觀察者）：實現觀察者接口，定義收到通知后的具體行為。
2. 類圖關系
[Subject] <-- [ConcreteSubject]▼List<Observer>▲
[Observer] --> [ConcreteObserver]
三、經典案例解析
案例1：天氣監測系統
背景：氣象站實時采集溫度、濕度數據，多個顯示設備（如當前狀況、統計圖表）需同步更新。
實現步驟：
- 定義主題接口：
interface Subject {void registerObserver(Observer o);void removeObserver(Observer o);void notifyObservers(); } - 實現具體主題：
class WeatherData implements Subject {private List<Observer> observers;private float temperature;public void setMeasurements(float temp, float hum) {this.temperature = temp;notifyObservers();}public void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(temperature);}}// 注冊、移除觀察者方法省略 } - 定義觀察者接口：
interface Observer {void update(float temperature); } - 實現具體觀察者：
class CurrentConditionsDisplay implements Observer {public void update(float temperature) {System.out.println("當前溫度：" + temperature + "°C");} }
效果：
- 新增顯示設備（如統計圖表）只需實現
Observer接口，無需修改WeatherData。 - 主題與觀察者解耦，支持動態擴展。
案例2：股票價格監控系統
背景：投資者訂閱股票信息，當價格變動時需實時通知所有訂閱者。
實現亮點：
- 主題：
Stock類維護價格和觀察者列表。 - 觀察者：
Investor類實現更新邏輯，如觸發買入/賣出操作。 - 動態訂閱：投資者可隨時添加或取消訂閱。
代碼片段：
class Stock implements Subject {private List<Observer> investors = new ArrayList<>();private double price;public void setPrice(double newPrice) {this.price = newPrice;notifyObservers();}public void notifyObservers() {for (Observer investor : investors) {investor.update(price);}}
}
案例3：MVC架構中的模型-視圖分離
背景：模型層（Model）數據變化時，多個視圖層（如柱狀圖、餅圖）需自動更新。
實現邏輯：
- 模型：作為主題，存儲數據并通知視圖。
- 視圖：作為觀察者，訂閱模型更新。
- 優勢：視圖與模型解耦，支持任意數量的視圖擴展。
示例：
class Model implements Subject {private int data;public void setData(int newData) {this.data = newData;notifyObservers();}
}
class BarChart implements Observer {public void update(int data) {System.out.println("柱狀圖更新：" + data);}
}
案例4：Java內置事件監聽機制
背景：GUI按鈕點擊事件需觸發多個操作（如彈窗、日志記錄）。
實現原理：
- 事件源：按鈕作為主題，觸發事件。
- 事件監聽器：觀察者實現
ActionListener接口，處理事件。
代碼示例：
JButton button = new JButton("Click");
button.addActionListener(e -> System.out.println("按鈕被點擊！"));
四、進階技巧與注意事項
1. 避免循環依賴
若觀察者在update()中修改主題狀態，可能導致無限遞歸。解決方案：
- 限制通知層級（如僅通知一次）。
- 使用標志位判斷是否正在通知。
2. 異步通知
在復雜系統中，同步通知可能阻塞主線程。可通過異步回調或消息隊列優化：
new Thread(() -> notifyObservers()).start();
3. Java內置支持
JDK提供java.util.Observable和java.util.Observer，但存在以下問題：
- 觀察者與主題強綁定，難以擴展。
- 建議自定義接口，提升靈活性。
五、對比其他設計模式
| 模式 | 核心目標 | 觀察者模式適用場景 |
|---|---|---|
| 策略模式 | 算法替換 | 需動態切換行為（如排序算法） |
| 中介者模式 | 多對象通信協調 | 復雜對象網狀關系（如聊天室） |
| 發布-訂閱 | 事件分發（如消息隊列） | 高并發、異步事件處理 |
六、總結與建議
觀察者模式通過解耦和廣播機制，完美解決對象間一對多依賴問題。在實際開發中：
- 優先解耦：將主題與觀察者職責分離，避免直接調用。
- 靈活擴展：通過接口定義，支持動態添加新觀察者。
- 謹慎處理循環依賴：設計時需考慮通知順序和條件。
實踐建議：
- 初學者從簡單案例（如天氣系統）入手，理解核心邏輯。
- 在職開發者可研究開源框架（如RxJava、Spring事件機制）中的實現。
