观察者模式
简介
定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象状态改变时，所有依赖它的对象都会收到通知。
使用场景:
事件监听系统
MVC架构（Model通知View）
发布-订阅系统
响应式编程（RxJava）
实现要点:
主题维护观察者列表
观察者实现更新接口
松耦合设计
UML
代码示例
观察者接口
public interface Observer {
/**
* 更新方法 - 当主题状态改变时被调用
* @param temperature 温度
* @param humidity 湿度
* @param pressure 气压
*/
void update(float temperature, float humidity, float pressure);
}
显示元素接口
public interface DisplayElement {
/**
* 显示信息
*/
void display();
}
具体观察者
/**
* @author dcx
* @description 当前状况显示板 - 具体观察者
* @create 2025-01-27
*/
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {
private float temperature;
private float humidity;
private Subject weatherData;
public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
display();
}
@Override
public void display() {
System.out.println("📊 当前状况显示板:");
System.out.println(" 温度: " + temperature + "°C");
System.out.println(" 湿度: " + humidity + "%");
}
}
/**
* @author dcx
* @description 天气预报显示板 - 具体观察者
* @create 2025-01-27
*/
public class ForecastDisplay implements Observer, DisplayElement {
private float currentPressure = 1013.0f;
private float lastPressure;
private Subject weatherData;
public ForecastDisplay(Subject weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
lastPressure = currentPressure;
currentPressure = pressure;
display();
}
@Override
public void display() {
System.out.println("🌤️ 天气预报:");
System.out.print(" ");
if (currentPressure > lastPressure) {
System.out.println("天气正在改善！");
} else if (currentPressure == lastPressure) {
System.out.println("天气保持稳定");
} else {
System.out.println("注意降温降雨");
}
}
}
/**
* @author dcx
* @description 体感温度显示板 - 具体观察者
* @create 2025-01-27
*/
public class HeatIndexDisplay implements Observer, DisplayElement {
private float heatIndex = 0.0f;
private Subject weatherData;
public HeatIndexDisplay(Subject weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
heatIndex = computeHeatIndex(temperature, humidity);
display();
}
/**
* 计算体感温度
*/
private float computeHeatIndex(float t, float rh) {
float index = (float) ((16.923 + (0.185212 * t) + (5.37941 * rh) - (0.100254 * t * rh)
+ (0.00941695 * (t * t)) + (0.00728898 * (rh * rh))
+ (0.000345172 * (t * t * rh)) - (0.000814971 * (t * rh * rh))
+ (0.0000102102 * (t * t * rh * rh)) - (0.000038646 * (t * t * t))
+ (0.0000291583 * (rh * rh * rh)) + (0.00000142721 * (t * t * t * rh))
+ (0.000000197483 * (t * rh * rh * rh)) - (0.0000000218429 * (t * t * t * rh * rh))
+ 0.000000000843296 * (t * t * rh * rh * rh))
- (0.0000000000481975 * (t * t * t * rh * rh * rh)));
return index;
}
@Override
public void display() {
System.out.println("🌡️ 体感温度显示板:");
System.out.println(" 体感温度: " + String.format("%.2f", heatIndex) + "°C");
}
}
/**
* @author dcx
* @description 统计显示板 - 具体观察者
* @create 2025-01-27
*/
public class StatisticsDisplay implements Observer, DisplayElement {
private float maxTemp = 0.0f;
private float minTemp = 200.0f;
private float tempSum = 0.0f;
private int numReadings = 0;
private Subject weatherData;
public StatisticsDisplay(Subject weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
tempSum += temperature;
numReadings++;
if (temperature > maxTemp) {
maxTemp = temperature;
}
if (temperature < minTemp) {
minTemp = temperature;
}
display();
}
@Override
public void display() {
System.out.println("📈 统计显示板:");
System.out.println(" 平均温度: " + (tempSum / numReadings) + "°C");
System.out.println(" 最高温度: " + maxTemp + "°C");
System.out.println(" 最低温度: " + minTemp + "°C");
}
}主题接口
public interface Subject {
/**
* 注册观察者
*/
void registerObserver(Observer observer);
/**
* 移除观察者
*/
void removeObserver(Observer observer);
/**
* 通知所有观察者
*/
void notifyObservers();
}具体主题
public class WeatherData implements Subject {
private List<Observer> observers;
private float temperature;
private float humidity;
private float pressure;
public WeatherData() {
observers = new ArrayList<>();
}
@Override
public void registerObserver(Observer observer) {
if (!observers.contains(observer)) {
observers.add(observer);
System.out.println("✅ 注册观察者: " + observer.getClass().getSimpleName());
}
}
@Override
public void removeObserver(Observer observer) {
int index = observers.indexOf(observer);
if (index >= 0) {
observers.remove(index);
System.out.println("❌ 移除观察者: " + observer.getClass().getSimpleName());
}
}
@Override
public void notifyObservers() {
System.out.println("\n📢 通知所有观察者...");
for (Observer observer : observers) {
observer.update(temperature, humidity, pressure);
}
}
/**
* 当天气数据改变时调用
*/
public void measurementsChanged() {
notifyObservers();
}
/**
* 设置天气数据
*/
public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
System.out.println("\n🌡️ 天气数据更新:");
System.out.println(" 温度: " + temperature + "°C");
System.out.println(" 湿度: " + humidity + "%");
System.out.println(" 气压: " + pressure + " hPa");
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
this.pressure = pressure;
measurementsChanged();
}
/**
* 获取当前观察者数量
*/
public int getObserverCount() {
return observers.size();
}
// Getter方法
public float getTemperature() {
return temperature;
}
public float getHumidity() {
return humidity;
}
public float getPressure() {
return pressure;
}
}
使用方式
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("=== 观察者模式 - 天气监测站示例 ===\n");
// 创建主题（被观察者）
WeatherData weatherData = new WeatherData();
System.out.println("--- 初始化观察者 ---");
// 创建观察者并注册
CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData);
ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);
HeatIndexDisplay heatIndexDisplay = new HeatIndexDisplay(weatherData);
System.out.println("\n当前注册的观察者数量: " + weatherData.getObserverCount());
// 第一次更新天气数据
System.out.println("\n===========================================");
weatherData.setMeasurements(26.5f, 65.0f, 1013.2f);
// 第二次更新天气数据
System.out.println("\n===========================================");
weatherData.setMeasurements(28.3f, 70.0f, 1012.8f);
// 第三次更新天气数据
System.out.println("\n===========================================");
weatherData.setMeasurements(24.8f, 90.0f, 1012.5f);
// 测试移除观察者
System.out.println("\n===========================================");
System.out.println("\n--- 移除统计显示板观察者 ---");
weatherData.removeObserver(statisticsDisplay);
System.out.println("当前注册的观察者数量: " + weatherData.getObserverCount());
// 第四次更新天气数据
System.out.println("\n===========================================");
weatherData.setMeasurements(22.5f, 85.0f, 1014.0f);
// 重新注册观察者
System.out.println("\n===========================================");
System.out.println("\n--- 重新注册统计显示板观察者 ---");
weatherData.registerObserver(statisticsDisplay);
System.out.println("当前注册的观察者数量: " + weatherData.getObserverCount());
// 第五次更新天气数据
System.out.println("\n===========================================");
weatherData.setMeasurements(30.0f, 75.0f, 1010.5f);
System.out.println("\n===========================================");
System.out.println("\n=== 观察者模式说明 ===");
System.out.println("1. 主题接口: Subject - 定义注册、移除和通知观察者的方法");
System.out.println("2. 观察者接口: Observer - 定义更新方法");
System.out.println("3. 具体主题: WeatherData - 维护观察者列表，状态改变时通知");
System.out.println("4. 具体观察者: 各种Display - 实现更新方法，接收通知");
System.out.println("5. 解耦: 主题和观察者之间松耦合");
System.out.println("\n=== 观察者模式优势 ===");
System.out.println("✅ 松耦合: 主题和观察者独立变化，互不影响");
System.out.println("✅ 动态订阅: 可以在运行时添加或移除观察者");
System.out.println("✅ 广播通信: 一次通知，所有观察者都能收到");
System.out.println("✅ 符合开闭原则: 添加新观察者无需修改主题");
System.out.println("✅ 支持一对多: 一个主题可以有多个观察者");
System.out.println("\n=== 观察者模式应用场景 ===");
System.out.println("📌 事件监听系统: GUI事件处理、消息队列");
System.out.println("📌 MVC架构: Model变化通知View更新");
System.out.println("📌 发布-订阅系统: 消息中间件、事件总线");
System.out.println("📌 数据绑定: 前端框架的响应式数据");
System.out.println("📌 监控告警: 系统监控、日志收集");
System.out.println("\n=== 观察者模式 vs 发布-订阅模式 ===");
System.out.println("观察者模式: 主题直接维护观察者列表");
System.out.println("发布-订阅: 通过消息中心解耦，发布者和订阅者互不知晓");
}
}
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