观察者模式

对象行为型模式

模式动机

在软件系统中，可能有一些事件驱动的设计。比如在一个气象系统中，有一个Weather对象，可以获取天气状况；该系统希望设计几种公告板，显示不同的天气状况，公告板需要实时更新，即随着Weather对象的天气属性更新而更新。这时候就需要利用观察者模式来监听数据的更新，实时更新公告板。同时要考虑到扩展性，随时增加新的公告板 / 让开发者自己设计。

观察者模式期望建立一种对象与对象之间的依赖关系，一个对象发生改变时自动通知其他对象。发生改变的对象称为观察目标，被通知的对象称为观察者，一个观察目标可以对应多个观察者，而观察者之间没有联系，可以按需添加或删除观察者，增加系统可扩展性。

分析

观察者模式的核心是如何建立对象与对象间的依赖关系
关键对象是观察目标和观察者，一个目标可以有任意数目与之依赖的观察者，一旦目标状态改变，所有观察者都被通知

作为对通知的响应，每个观察者及时更新自己的状态以合目标的状态同步，因此观察者模式也叫发布-订阅模式

松耦合

松耦合指两个对象彼此之间存在交互，但是不清楚彼此的实现细节（即面向对方暴露的接口编程），只要松耦合双方的接口仍被遵守，即使改变任意一方的实现也不会影响另一方，即可以自由地改变。

观察者模式的观察目标和观察者之间是松耦合关系。

实例：WeatherData

部分典型代码如下：

public interface Subject {
    public void registerObserver(Observer o);
    public void removeObserver(Observer o);
    public void notifyObservers();
}

public interface Observer {
    public void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

public interface DisplayElement {
    public void display();
}

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);
    }

    public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println("Current conditions: " + temperature 
            + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
    }
}

优点

可以实现表示层和数据逻辑层的分离，且定义稳定的消息更新传递机制，抽象了更新接口，各种表示层都可以作为观察者（实现抽象观察者的update即可）
观察目标和观察者之间是松耦合（抽象耦合，只耦合接口）
支持广播
符合开闭原则

缺点

如果观察目标有很多直接或间接观察者，那么通知到所有观察者会耗费很多时间
如果观察者和观察目标之间不小心引入了循环依赖，那么观察目标会触发循环调用，导致系统崩溃
观察者永远无法知道观察目标是怎么变化的，只知道变了

适用场合

一个对象的改变会导致其他对象的改变，但不知道具体有多少对象改变，使用观察者模式可以降低这些对象之间的耦合度
一个对象必须通知其他对象，但并不知道这些对象是谁

模式扩展

Java观察者模式

Java提供对观察者模式的支持，在java,util包中提供了Observable类和Observer接口以支持观察者模式

setChanged() {
	changed = true
}
notifyObservers (Object arg) {
    if (changed) {
    	for every observer on the list {
    		call update (this, arg)
		}
		changed = false
	}
}
notifyObservers() {
	notifyObservers(null)
}

通知机制——谁来触发更新？

目标和观察者依赖通知机制来保持一致，但是谁来调用notify触发更新呢？有下面两个选择，各有利弊：

目标对象的状态设定操作在改变目标状态后自动调用notify，优点是客户端没有记忆负担，不需要记住在目标对象上调用notify；缺点是连续set操作会触发多次更新，效率低
客户负责在适当的时候调用notify，优点是可以在一系列set之后一次性触发更新，批处理的效率更高；缺点是客户可能忘记，出错率较高

因此当目标和观察者之间的依赖关系比较复杂时，需要引入一个专门维护依赖关系的对象，称为ChangeManager

其目标是观察目标状态变化触发观察者更新所需的工作量。比如如果一个更新操作涉及几个相互依赖的观察目标都变化，那么cm会保证仅在所有目标都更新完毕后才通知它们的观察者，而不是每个目标都通知。

ChangeManager

MVC模式

MVC 模式是一种架构模式，它包含三个角色：模型(Model)，视图 (View)和控制器 (Controller)。观察者模式可以用来实现 MVC 模式，观察者模式中的观察目标就是 MVC 模式中的模型 (Model)，而观察者就是 MVC 中的视图 (View)，控制器 (Controller)充当两者之间的中介者(Mediator)。当模型层的数据发生改变时，视图层将自动改变其显示内容。

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