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设计模式系列

1.观察者模式模式简介

定义

观察者模式(又被称为发布-订阅(Publish/Subscribe)模式,属于行为型模式的一种,它定义了一种一对多的依赖关系,让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态变化时,会通知所有的观察者对象,使他们能够自动更新自己。

观察者模式结构图

  • Subject:抽象主题(抽象被观察者),抽象主题角色把所有观察者对象保存在一个集合里,每个主题都可以有任意数量的观察者,抽象主题提供一个接口,可以增加和删除观察者对象。
  • ConcreteSubject:具体主题(具体被观察者),该角色将有关状态存入具体观察者对象,在具体主题的内部状态发生改变时,给所有注册过的观察者发送通知。
  • Observer:抽象观察者,是观察者者的抽象类,它定义了一个更新接口,使得在得到主题更改通知时更新自己。
  • ConcrereObserver:具体观察者,是实现抽象观察者定义的更新接口,以便在得到主题更改通知时更新自身的状态。

2.观察者模式简单实现

观察者模式这种发布-订阅的形式我们可以拿微信公众号来举例,假设微信用户就是观察者,微信公众号是被观察者,有多个的微信用户关注了程序猿这个公众号,当这个公众号更新时就会通知这些订阅的微信用户。好了我们来看看用代码如何实现:

抽象观察者(Observer)

里面定义了一个更新的方法:

public interface Observer {
public void update(String message);
}

具体观察者(ConcrereObserver)

微信用户是观察者,里面实现了更新的方法:

public class WeixinUser implements Observer {
// 微信用户名
private String name;
public WeixinUser(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void update(String message) {
System.out.println(name + "-" + message);
}


}

抽象被观察者(Subject)

抽象主题,提供了attach、detach、notify三个方法:

public interface Subject {
/**
* 增加订阅者
* @param observer
*/
public void attach(Observer observer);
/**
* 删除订阅者
* @param observer
*/
public void detach(Observer observer);
/**
* 通知订阅者更新消息
*/
public void notify(String message);
}

具体被观察者(ConcreteSubject)

微信公众号是具体主题(具体被观察者),里面存储了订阅该公众号的微信用户,并实现了抽象主题中的方法:

public class SubscriptionSubject implements Subject {
//储存订阅公众号的微信用户
private List<Observer> weixinUserlist = new ArrayList<Observer>();

@Override
public void attach(Observer observer) {
weixinUserlist.add(observer);
}

@Override
public void detach(Observer observer) {
weixinUserlist.remove(observer);
}

@Override
public void notify(String message) {
for (Observer observer : weixinUserlist) {
observer.update(message);
}
}
}

客户端调用

public class Client {
public static void main(String[] args) {
SubscriptionSubject mSubscriptionSubject=new SubscriptionSubject();
//创建微信用户
WeixinUser user1=new WeixinUser("杨影枫");
WeixinUser user2=new WeixinUser("月眉儿");
WeixinUser user3=new WeixinUser("紫轩");
//订阅公众号
mSubscriptionSubject.attach(user1);
mSubscriptionSubject.attach(user2);
mSubscriptionSubject.attach(user3);
//公众号更新发出消息给订阅的微信用户
mSubscriptionSubject.notify("刘望舒的专栏更新了");
}
}

结果

杨影枫-刘望舒的专栏更新了
月眉儿-刘望舒的专栏更新了
紫轩-刘望舒的专栏更新了

3.使用观察者模式的场景和优缺点

使用场景

  • 关联行为场景,需要注意的是,关联行为是可拆分的,而不是“组合”关系。
  • 事件多级触发场景。
  • 跨系统的消息交换场景,如消息队列、事件总线的处理机制。

优点

解除耦合,让耦合的双方都依赖于抽象,从而使得各自的变换都不会影响另一边的变换。

缺点

在应用观察者模式时需要考虑一下开发效率和运行效率的问题,程序中包括一个被观察者、多个观察者,开发、调试等内容会比较复杂,而且在Java中消息的通知一般是顺序执行,那么一个观察者卡顿,会影响整体的执行效率,在这种情况下,一般会采用异步实现。

4.Android中的观察者模式

android源码中也有很多使用了观察者模式,比如OnClickListener、ContentObserver、android.database.Observable等;还有组件通讯库RxJava、RxAndroid、EventBus;在这里将拿我们最常用的Adapter的notifyDataSetChanged()方法来举例:
当我们用ListView的时候,数据发生变化的时候我们都会调用Adapter的notifyDataSetChanged()方法,这个方法定义在BaseAdaper中,我们来看看BaseAdaper的部分源码:

public abstract class BaseAdapter implements ListAdapter, SpinnerAdapter {

//数据集观察者
private final DataSetObservable mDataSetObservable = new DataSetObservable();

public boolean hasStableIds() {
return false;
}

public void registerDataSetObserver(DataSetObserver observer) {
mDataSetObservable.registerObserver(observer);
}

public void unregisterDataSetObserver(DataSetObserver observer) {
mDataSetObservable.unregisterObserver(observer);
}

/**
* 当数据集变化时,通知所有观察者
*/
public void notifyDataSetChanged() {
mDataSetObservable.notifyChanged();
}

很明显BaseAdapter用的是观察者模式,BaseAdapter是具体被观察者,接下来看看mDataSetObservable.notifyChanged():

public class DataSetObservable extends Observable<DataSetObserver> {
public void notifyChanged() {
synchronized(mObservers) {
for (int i = mObservers.size() - 1; i >= 0; i--) {
mObservers.get(i).onChanged();
}
}
}

我们看到了mObservers,这就是观察者的集合,这些观察者是在ListView通过setAdaper()设置Adaper时产生的:

@Override
public void setAdapter(ListAdapter adapter) {
if (mAdapter != null && mDataSetObserver != null) {
mAdapter.unregisterDataSetObserver(mDataSetObserver);
}
...
super.setAdapter(adapter);

if (mAdapter != null) {
mAreAllItemsSelectable = mAdapter.areAllItemsEnabled();
mOldItemCount = mItemCount;
mItemCount = mAdapter.getCount();
checkFocus();
//创建数据观察者
mDataSetObserver = new AdapterDataSetObserver();
//注册观察者
mAdapter.registerDataSetObserver(mDataSetObserver);

...
}

接下来看看观察者AdapterDataSetObserver中处理了什么:

class AdapterDataSetObserver extends AdapterView<ListAdapter>.AdapterDataSetObserver {
@Override
public void onChanged() {
super.onChanged();
if (mFastScroller != null) {
mFastScroller.onSectionsChanged();
}
}

@Override
public void onInvalidated() {
super.onInvalidated();
if (mFastScroller != null) {
mFastScroller.onSectionsChanged();
}
}
}

从上面的代码看不出什么,再看看AdapterDataSetObserver的父类AdapterView的AdapterDataSetObserver:

class AdapterDataSetObserver extends DataSetObserver {
private Parcelable mInstanceState = null;
@Override
public void onChanged() {
mDataChanged = true;
mOldItemCount = mItemCount;
mItemCount = getAdapter().getCount();
if (AdapterView.this.getAdapter().hasStableIds() && mInstanceState != null
&& mOldItemCount == 0 && mItemCount > 0) {
AdapterView.this.onRestoreInstanceState(mInstanceState);
mInstanceState = null;
} else {
rememberSyncState();
}
checkFocus();
//重新布局
requestLayout();
}

...

public void clearSavedState() {
mInstanceState = null;
}
}

我们看到在onChanged()方法中调用了requestLayout()方法来重新进行布局。好了,看到这里我们都明白了,当ListView的数据发生变化时,我们调用Adapter的notifyDataSetChanged()方法,这个方法又会调用观察者们(AdapterDataSetObserver)的onChanged()方法,onChanged()方法又会调用requestLayout()方法来重新进行布局。