Java观察者模式详解

观察者模式(Observer Pattern)是一种行为型设计模式，它定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象(主题)的状态发生改变时，所有依赖于它的对象(观察者)都会自动收到通知并更新。

核心概念

观察者模式包含以下核心角色：

1. ‌Subject(主题/被观察者)‌

   • 维护观察者列表
   • 提供注册、删除和通知观察者的接口

2. ‌ConcreteSubject(具体主题)‌

   • 实现Subject接口
   • 管理自身状态，并在状态变化时通知所有观察者

3. ‌Observer(观察者)‌

   • 定义更新接口，接收主题通知

4. ‌ConcreteObserver(具体观察者)‌

   • 实现Observer接口
   • 根据主题的状态变化执行具体操作

模式特点

• ‌松耦合‌：主题和观察者之间松耦合
• ‌自动通知‌：状态变化时自动通知观察者
• ‌一对多‌：一个主题可对应多个观察者
• ‌动态订阅‌：可动态添加/删除观察者

应用场景

观察者模式适用于以下场景：

1. ‌消息发布/订阅系统‌：如聊天室、新闻推送
2. ‌用户界面组件‌：GUI事件处理
3. ‌实时数据监控‌：如股票价格变动、温度监控
4. ‌事件驱动系统‌：如游戏引擎、企业监控系统
5. ‌分布式系统‌：节点状态变更通知

代码实现示例

以下是观察者模式的基本实现(推模型)：

// 观察者接口
public interface Observer {void update(String message);
}// 主题接口
public interface Subject {void registerObserver(Observer o);void removeObserver(Observer o);void notifyObservers();
}// 具体主题 - 新闻发布中心
public class NewsAgency implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private String news;public void setNews(String news) {this.news = news;notifyObservers();}public void registerObserver(Observer o) {observers.add(o);}public void removeObserver(Observer o) {observers.remove(o);}public void notifyObservers() {for (Observer o : observers) {o.update(news);}}
}// 具体观察者 - 新闻订阅者
public class NewsSubscriber implements Observer {private String name;public NewsSubscriber(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String message) {System.out.println(name + " 收到新闻: " + message);}
}

通知模型对比

观察者模式有两种主要的通知模型：

模型类型	数据传递方式	优点	缺点
推模型	主题主动推送详细数据给观察者	实时性强，响应快	可能传递冗余数据
拉模型	观察者收到通知后主动拉取数据	按需获取，灵活性高	增加主题的访问压力

Java内置支持

Java在java.util包中提供了观察者模式的实现：

• Observable类(主题)
• Observer接口

但自Java 9起已被标记为@Deprecated，推荐使用java.beans包中的PropertyChangeListener和PropertyChangeSupport。

优缺点分析

‌优点‌：

1. 主题和观察者之间松耦合
2. 支持广播通信
3. 符合开放-封闭原则
4. 可动态添加/删除观察者

‌缺点‌：

1. 通知顺序不可控
2. 观察者过多时可能影响性能
3. 可能导致循环依赖
4. 观察者不知道彼此存在，可能导致更新冲突

实际应用案例

1. ‌聊天系统‌：聊天室作为主题，用户作为观察者
2. ‌温度监控系统‌：温度传感器作为主题，显示设备和报警系统作为观察者
3. ‌彩票系统‌：彩票中心作为主题，购彩者作为观察者
4. ‌企业监控系统‌：员工电脑作为主题，安全模块作为观察者