一、實現方式

1. 自定義實現
   通過手動定義Subject和Observer接口，實現一對多依賴關系：

// 觀察者接口
public interface Observer {void update(float temp, float humidity, float pressure);
}
// 主題接口
public interface Subject {void registerObserver(Observer o);void removeObserver(Observer o);void notifyObservers();
}
// 具體主題類（天氣數據）
public class WeatherData implements Subject {private List observers = new ArrayList<>();private float temperature, humidity, pressure;@Overridepublic void registerObserver(Observer o) {observers.add(o);}@Overridepublic void removeObserver(Observer o) {observers.remove(o);}@Overridepublic void notifyObservers() {for (Observer o : observers) {o.update(temperature, humidity, pressure);}}public void setMeasurements(float temp, float hum, float press) {temperature = temp;humidity = hum;pressure = press;notifyObservers();}
}

特點：靈活可控，但需自行處理線程安全和內存管理。

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2. 使用JDK內置類（Observable與Observer）
   JDK提供的Observable類和Observer接口簡化實現，但需注意其設計缺陷（如需手動調用setChanged()）：

// 具體主題類
public class WeatherData extends Observable {private float temperature, humidity, pressure;public void setMeasurements(float temp, float hum, float press) {temperature = temp;humidity = hum;pressure = press;setChanged();  // 標記狀態變化notifyObservers(new MeasurementData(temp, hum, press)); // 推模型}
}
// 具體觀察者類
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer {@Overridepublic void update(Observable o, Object arg) {if (arg instanceof MeasurementData) {MeasurementData data = (MeasurementData) arg;System.out.println("溫度：" + data.getTemp());}}
}

注意事項：

• notifyObservers()需在setChanged()后調用，否則不觸發通知。
• 觀察者需通過參數arg獲取數據（推模型）或從主題拉取數據（拉模型）。

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3. 高級實現（異步與線程安全）
   通過線程池異步通知觀察者，避免阻塞主題線程：

public class AsyncSubject extends Subject {private ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);@Overridepublic void notifyObservers() {for (Observer o : observers) {executor.submit(() -> o.update(...));}}
}

優勢：提升并發性能，避免單線程阻塞。

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二、測試方法

1. 單元測試（Mockito框架）
   使用Mockito模擬觀察者行為，驗證通知邏輯：

@Test
public void testObserverNotification() {// 1. 創建Mock觀察者Observer mockObserver = Mockito.mock(Observer.class);// 2. 注冊觀察者到主題WeatherData weatherData = new WeatherData();weatherData.registerObserver(mockObserver);// 3. 觸發狀態變化weatherData.setMeasurements(25.5f, 65, 1013.1f);// 4. 驗證觀察者方法是否被調用Mockito.verify(mockObserver).update(25.5f, 65, 1013.1f);
}

關鍵點：

• 使用when()設置Mock對象行為（如異常拋出）。
• 使用verify()驗證方法調用次數和參數。

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2. 集成測試（多線程場景）
   測試觀察者模式在并發環境下的穩定性：

@Test
public void testConcurrentObservers() {WeatherData weatherData = new WeatherData();Observer observer1 = new CurrentConditionsDisplay();Observer observer2 = new StatisticsDisplay();// 多線程注冊觀察者Thread t1 = new Thread(() -> weatherData.registerObserver(observer1));Thread t2 = new Thread(() -> weatherData.registerObserver(observer2));t1.start();t2.start();// 等待線程結束t1.join();t2.join();// 觸發通知并驗證weatherData.setMeasurements(30f, 70, 1012.5f);// 驗證兩個觀察者均被通知
}

注意事項：

• 使用synchronized或并發集合（如CopyOnWriteArrayList）保證線程安全。
• 測試觀察者是否因循環依賴導致死鎖。

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3. 性能測試
   評估觀察者數量對通知效率的影響：

@Test
public void testObserverPerformance() {WeatherData weatherData = new WeatherData();int observerCount = 1000;for (int i = 0; i < observerCount; i++) {weatherData.registerObserver(new SimpleObserver());}long startTime = System.currentTimeMillis();weatherData.setMeasurements(25f, 60, 1013f);long endTime = System.currentTimeMillis();// 驗證耗時是否在合理范圍內Assert.assertTrue(endTime - startTime < 1000); // 1秒內完成
}

優化方向：

• 使用異步通知減少阻塞。
• 限制觀察者數量或引入優先級隊列。

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三、常見問題與解決方案

1. 內存泄漏：
   • 問題：未從主題移除觀察者，導致無法被GC回收。
   • 解決方案：在觀察者銷毀時調用removeObserver()，或使用弱引用存儲觀察者。
2. 循環依賴：
   • 問題：主題與觀察者互相依賴，導致棧溢出。
   • 解決方案：通過中介者模式解耦。
3. 線程安全：
   • 問題：多線程環境下注冊/移除觀察者時數據不一致。
   • 解決方案：使用synchronized或并發集合（如CopyOnWriteArrayList）。

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四、總結

• 實現選擇：優先自定義實現以避免JDK類的缺陷，復雜場景可結合異步通知。
• 測試重點：驗證通知邏輯、線程安全及性能。
• 工具推薦：Mockito用于單元測試，線程池和并發集合用于多線程場景。