设计模式--观察者模式【Observer Pattern】

《孙子兵法》有云： “知彼知己，百战不殆；不知彼而知己，一胜一负；不 知彼，不知己，每战必殆” ，那怎么才能知己知彼呢？知己是很容易的，自己的军队嘛，很容易知道，那怎么知彼呢？安插间谍是很好的一个办法，我们今天就来讲一个间谍的故事。 韩非子大家都应该记得吧，法家的代表人物，主张建立法制社会，实施重罚制度，真是非常有远见呀，看看现在社会在呼吁什么，建立法制化的社会，在 2000 多年前就已经提出了。大家可能还不知道，法家还有一个非常重要的代表人物，李斯，对，就是李斯，秦国的丞相，最终被残忍的车裂的那位，李斯和韩非子都是荀子的学生，李斯是师兄，韩非子是师弟，若干年后，李斯成为最强诸侯秦国的上尉，致力于统一全国，于是安插了间谍到各个国家的重要人物的身边，以获取必要的信息，韩非子作为韩国的重量级人物，身边自然没少间谍了，韩非子早饭吃的什么，中午放了几个 P，晚上在做什么娱乐，李斯都了如指掌，那可是相隔千里！怎么做到的呢？间谍呀！ 好，我们先通过程序把这个过程展现一下，看看李斯是怎么监控韩非子，先看类图：

先看我们的主角韩非子的接口（类似于韩非子这样的人，被观察者角色） ：

public interface IHanFeiZi { 

    //韩非子也是人，也要吃早饭的 
    public void haveBreakfast(); 

    //韩非之也是人，是人就要娱乐活动，至于活动时啥，嘿嘿，不说了 
    public void haveFun(); 

} 

然后看韩非子的实现类

public class HanFeiZi implements IHanFeiZi{ 
    //韩非子是否在吃饭，作为监控的判断标准 
    private boolean isHaveBreakfast = false; 
    //韩非子是否在娱乐 
    private boolean isHaveFun = false; 

    //韩非子要吃饭了 
    public void haveBreakfast(){ 
        System.out.println("韩非子:开始吃饭了..."); 
        this.isHaveBreakfast =true; 
    } 

    //韩非子开始娱乐了,古代人没啥娱乐，你能想到的就那么多 
    public void haveFun(){ 
        System.out.println("韩非子:开始娱乐了..."); 
        this.isHaveFun = true; 
    } 
    //以下是bean的基本方法，getter/setter，不多说 
    public boolean isHaveBreakfast() { 
        return isHaveBreakfast; 
    } 

    public void setHaveBreakfast(boolean isHaveBreakfast) {
        this.isHaveBreakfast = isHaveBreakfast; 
    } 

    public boolean isHaveFun() { 
        return isHaveFun; 
    } 

    public void setHaveFun(boolean isHaveFun) { 
        this.isHaveFun = isHaveFun; 
    } 
}

其中有两个 getter/setter 方法，这个就没有在类图中表示出来，比较简单，通过 isHaveBreakfast和 isHaveFun 这两个布尔型变量来判断韩非子是否在吃饭或者娱乐，韩非子是属于被观察者，那还有观察者李斯，我们来看李斯这类人的接口：

public interface ILiSi { 

    //一发现别人有动静，自己也要行动起来 
    public void update(String context);   

} 

李斯这类人比较简单，一发现自己观察的对象发生了变化，比如吃饭，娱乐了，自己立刻也要行动起来，那怎么行动呢？看实现类：

public class LiSi implements ILiSi{ 

    //首先李斯是个观察者，一旦韩非子有活动，他就知道，他就要向老板汇报 
    public void update(String str){ 
        System.out.println("李斯:观察到韩非子活动，开始向老板汇报了..."); 
        this.reportToQiShiHuang(str); 
        System.out.println("李斯：汇报完毕，秦老板赏给他两个萝卜吃吃...\n"); 
    } 

    //汇报给秦始皇 
    private void reportToQiShiHuang(String reportContext){ 
        System.out.println("李斯：报告，秦老板！韩非子有活动了--->"+reportContext); 
    } 
} 

韩非子是秦始皇非常崇拜的人物，甚至说过见韩非子一面死又何憾！不过，韩非子还真是被秦始皇干掉的，历史呀上演过太多这样的悲剧。这么重要的人物有活动，你李斯敢不向老大汇报？！
两个重量级的人物都定义出来了，那我们就来看看要怎么监控，先写个监控程序：

class Watch extends Thread{ 
    private HanFeiZi hanFeiZi; 
    private LiSi liSi; 
    private String type; 

    //通过构造函数传递参数，我要监控的是谁,谁来监控,要监控什么 
    public Watch(HanFeiZi _hanFeiZi,LiSi _liSi,String _type){ 
        this.hanFeiZi =_hanFeiZi; 
        this.liSi = _liSi; 
        this.type = _type; 
    } 

    @Override 
    public void run(){ 
        while(true){ 
            if(this.type.equals("breakfast")){ //监控是否在吃早餐 
                //如果发现韩非子在吃饭，就通知李斯 
                if(this.hanFeiZi.isHaveBreakfast()){ 
                    this.liSi.update("韩非子在吃饭"); 
                    //重置状态，继续监控 
                    this.hanFeiZi.setHaveBreakfast(false); 
                }else{//监控是否在娱乐 
                    if(this.hanFeiZi.isHaveFun()){ 
                        this.liSi.update("韩非子在娱乐"); 
                        this.hanFeiZi.setHaveFun(false); 
                    }  
                }
            }      
        } 
    } 
}

监控程序继承了 java.lang.Thread 类，可以同时启动多个线程进行监控，Java 的多线程机制还是比较简单的，继承 Thread 类，重写 run()方法，然后 new SubThread()，再然后subThread.start()就可以启动一个线程了，我们继续往下看:

public class Client { 

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
        //定义出韩非子和李斯 
        LiSi liSi = new LiSi(); 
        HanFeiZi hanFeiZi = new HanFeiZi(); 

        //观察早餐 
        Watch watchBreakfast = new Watch(hanFeiZi,liSi,"breakfast"); 
        //开始启动线程，监控 
        watchBreakfast.start(); 

        //观察娱乐情况 
        Watch watchFun = new Watch(hanFeiZi,liSi,"fun"); 
        watchFun.start(); 
        //然后这里我们看看韩非子在干什么 
        Thread.sleep(1000); //主线程等待1秒后后再往下执行 
        hanFeiZi.haveBreakfast(); 

        //韩非子娱乐了 
        Thread.sleep(1000); 
        hanFeiZi.haveFun(); 

    } 
}

行结果如下：

韩非子:开始吃饭了... 
李斯:观察到李斯活动，开始向老板汇报了... 
李斯：报告，秦老板！韩非子有活动了--->韩非子在吃饭 
李斯：汇报完毕，秦老板赏给他两个萝卜吃吃... 

韩非子:开始娱乐了... 
李斯:观察到李斯活动，开始向老板汇报了... 
李斯：报告，秦老板！韩非子有活动了--->韩非子在娱乐 
李斯：汇报完毕，秦老板赏给他两个萝卜吃吃... 

结果出来，韩非子一吃早饭李斯就知道，韩非子一娱乐李斯也知道，非常正确！结果正确但并不表示你有成绩，我告诉你：你的成绩是 0，甚至是负的，你有没有看到你的 CPU 飙升，Eclipse 不响应状态？看到了？看到了你还不想为什么？！看看上面的程序，别的就不多说了，使用了一个 while(true)这样一个死循环来做监听，你要是用到项目中，你要多少硬件投入进来？你还让不让别人的程序也 run 起来？！一台服务器就跑你这一个程序就完事了，错，绝对的错！

错误也看到了，我们必须要修改，这个没有办法应用到项目中去呀，而且这个程序根本就不是面向对象的程序，这完全是面向过程的（我写出这样的程序也不容易呀，安慰一下自己） ，不改不行，怎么修改呢？我们来想，既然韩非子一吃饭李斯就知道了，那我们为什么不把李斯这个类聚集到韩非子这里类上呢？说改就改，立马动手，我们来看修改后的类图：

类图非常简单，就是在 HanFeiZi 类中引用了 IliSi 这个接口，看我们程序代码怎么修改，IhanFeiZi接口完全没有修改，我们来看 HanFeiZi 这个实现类：

public class HanFeiZi implements IHanFeiZi{ 
    //把李斯声明出来 
    private ILiSi liSi =new LiSi(); 

    //韩非子要吃饭了 
    public void haveBreakfast(){ 
        System.out.println("韩非子:开始吃饭了..."); 
        //通知李斯 
        this.liSi.update("韩非子在吃饭"); 
    } 

    //韩非子开始娱乐了,古代人没啥娱乐，你能想到的就那么多 
    public void haveFun(){ 
        System.out.println("韩非子:开始娱乐了..."); 
        this.liSi.update("韩非子在娱乐"); 
    } 

} 

韩非子 HanFeiZi 实现类就把接口的两个方法实现就可以了，在每个方法中调用 LiSi.update()方法，完成李斯观察韩非子任务，李斯的接口和实现类都没有任何改变，我们再来看看 Client 程序的变更:

public class Client { 

    public static void main(String[] args) { 
        //定义出韩非子 
        HanFeiZi hanFeiZi = new HanFeiZi(); 

        //然后这里我们看看韩非子在干什么 
        hanFeiZi.haveBreakfast(); 

        //韩非子娱乐了 
        hanFeiZi.haveFun(); 

    } 
} 

李斯都不用在 Client 中定义了，非常简单，运行结果如下：

韩非子:开始吃饭了... 
李斯:观察到韩非子活动，开始向老板汇报了... 
李斯：报告，秦老板！韩非子有活动了--->韩非子在吃饭 
李斯：汇报完毕，秦老板赏给他两个萝卜吃吃... 

韩非子:开始娱乐了... 
李斯:观察到韩非子活动，开始向老板汇报了... 
李斯：报告，秦老板！韩非子有活动了--->韩非子在娱乐 
李斯：汇报完毕，秦老板赏给他两个萝卜吃吃... 

运行结果正确，效率也比较高，是不是应该乐呵乐呵了？大功告成了？稍等等，你想在战国争雄的时候，韩非子这么有名望（法家代表） 、有实力（韩国的公子，他老爹参与过争夺韩国王位）的人，就只有秦国一个国家关心他吗？想想也不可能呀，肯定有一大帮的各国的类似李斯这样的人在看着他，监视着一举一动，但是看看我们的程序，你在 HanFeiZi 这个类中定义：

private ILiSi liSi =new LiSi(); 

一下子就敲死了，只有李斯才能观察到韩非子，这是不对的，也就是说韩非子的活动只通知了李斯一个人，这不可能；再者，李斯只观察韩非子的吃饭，娱乐吗？政治倾向不关心吗？思维倾向不关心吗？杀人放火不关心吗？也就说韩非子的一系列活动都要通知李斯，那可怎么办？要按照上面的例子，我们不是要修改疯掉了吗？这和开闭原则严重违背呀，我们的程序有问题，怎么修改，来看类图：

我们把接口名称修改了一下，这样显得更抽象化，Observable 是被观察者，就是类似韩非子这样的人，Observer 接口是观察者，类似李斯这样的，同时还有其他国家的比如王斯、刘斯等，在 Observable 接口中有三个比较重要的方法，分别是 addObserver 增加观察者，deleteObserver 删除观察者，notifyObservers通知所有的观察者，这是什么意思呢？我这里有一个信息，一个对象，我可以允许有多个对象来察看，你观察也成，我观察也成，只要是观察者就成，也就是说我的改变或动作执行，会通知其他的对象，看程序会更明白一点，先看 Observable 接口：

public interface Observable { 

    //增加一个观察者 
    public void addObserver(Observer observer); 

    //删除一个观察者，—我不想让你看了 
    public void deleteObserver(Observer observer); 

    //既然要观察，我发生改变了他也应该用所动作—通知观察者 
    public void notifyObservers(String context); 
}

这是一个通用的被观察者接口，所有的被观察者都可以实现这个接口。再来看韩非子的实现类：

public class HanFeiZi implements Observable{ 
    //定义个变长数组，存放所有的观察者 
    private ArrayList<Observer> observerList = new ArrayList<Observer>(); 

    //增加观察者 
    public void addObserver(Observer observer){ 
        this.observerList.add(observer); 
    } 

    //删除观察者 
    public void deleteObserver(Observer observer){ 
        this.observerList.remove(observer); 
    } 

    //通知所有的观察者 
    public void notifyObservers(String context){ 
        for(Observer observer:observerList){ 
            observer.update(context); 
        } 
    } 

    //韩非子要吃饭了 
    public void haveBreakfast(){ 
        System.out.println("韩非子:开始吃饭了..."); 
        //通知所有的观察者 
        this.notifyObservers("韩非子在吃饭"); 
    } 

    //韩非子开始娱乐了,古代人没啥娱乐，你能想到的就那么多 
    public void haveFun(){ 
        System.out.println("韩非子:开始娱乐了..."); 
        this.notifyObservers("韩非子在娱乐"); 
    } 

} 

来看观察者接口 Obs

public interface Observer { 

    //一发现别人有动静，自己也要行动起来 
    public void update(String context);   
} 

然后是三个很无耻的观察者，偷窥狂嘛：

public class LiSi implements Observer{ 

    //首先李斯是个观察者，一旦韩非子有活动，他就知道，他就要向老板汇报 
    public void update(String str){ 
        System.out.println("李斯：观察到李斯活动，开始向老板汇报了..."); 
        this.reportToQiShiHuang(str); 
        System.out.println("李斯：汇报完毕，秦老板赏给他两个萝卜吃吃...\n"); 
    } 

    //汇报给秦始皇 
    private void reportToQiShiHuang(String reportContext){ 
        System.out.println("李斯：报告，秦老板！韩非子有活动了--->"+reportContext); 
    } 
} 

李斯是真有其人，以下两个观察者是杜撰出来的：

public class WangSi implements Observer{ 

    //王斯，看到韩非子有活动，自己就受不了 
    public void update(String str){ 
        System.out.println("王斯：观察到韩非子活动，自己也开始活动了..."); 
        this.cry(str); 
        System.out.println("王斯：真真的哭死了...\n"); 
    } 

    //一看李斯有活动，就哭，痛哭 
    private void cry(String context){ 
        System.out.println("王斯：因为"+context+"，—所以我悲伤呀！"); 
    } 
} 

public class LiuSi implements Observer{ 

    //刘斯，观察到韩非子活动后，自己也做一定得事情 
    public void update(String str){ 
        System.out.println("刘斯：观察到韩非子活动，开始动作了..."); 
        this.happy(str); 
        System.out.println("刘斯：真被乐死了\n"); 
    } 

    //一看韩非子有变化，他就快乐 
    private void happy(String context){ 
        System.out.println("刘斯：因为" +context+",—所以我快乐呀！" ); 
    } 
} 

历史人物都在场了，那我们来看看这场历史闹剧是如何演绎的：

public class Client { 

    public static void main(String[] args) { 
        //三个观察者产生出来 
        Observer liSi = new LiSi(); 
        Observer wangSi = new WangSi(); 
        Observer liuSi = new LiuSi(); 

        //定义出韩非子 
        HanFeiZi hanFeiZi = new HanFeiZi(); 

        //我们后人根据历史，描述这个场景，有三个人在观察韩非子 
        hanFeiZi.addObserver(liSi); 
        hanFeiZi.addObserver(wangSi); 
        hanFeiZi.addObserver(liuSi); 

        //然后这里我们看看韩非子在干什么 
        hanFeiZi.haveBreakfast();    
    } 
} 

行结果如下：

韩非子:开始吃饭了... 
李斯：观察到李斯活动，开始向老板汇报了... 
李斯：报告，秦老板！韩非子有活动了--->韩非子在吃饭 
李斯：汇报完毕，秦老板赏给他两个萝卜吃吃... 

王斯：观察到韩非子活动，自己也开始活动了... 
王斯：因为韩非子在吃饭，—所以我悲伤呀！ 
王斯：真真的哭死了... 

刘斯：观察到韩非子活动，开始动作了... 
刘斯：因为韩非子在吃饭,—所以我快乐呀！ 
刘斯：真被乐死了 

好了，结果也正确了，也符合开闭原则了，也同时实现类间解耦，想再加观察者？好呀，继续实现Observer 接口就成了，这时候必须修改 Client程序，因为你业务都发生了变化。

细心的你可能已经发现，HanFeiZi 这个实现类中应该抽象出一个父类，父类完全实现接口，HanFeiZi这个类只实现两个方法 haveBreakfast 和haveFun就可以了，是的，是的，确实是应该这样，那先稍等等，我们打开 J D K 的帮助文件看看，查找一下 O b s e r v a b l e 是不是已经有这个类了？J D K 中提供了java.util.Observable 实现类和 java.util.Observer 接口，也就是说我们上面写的那个例子中的Observable接口可以改换成 java.util.Observale 实现类了，看如下类图：

是又简单了很多？那就对了！然后我们看一下我们程序的变更，先看 HanFeiZi 的实现类：

public class HanFeiZi extends Observable{ 

    //韩非子要吃饭了 
    public void haveBreakfast(){ 
        System.out.println("韩非子:开始吃饭了..."); 
        //通知所有的观察者 
        super.setChanged(); 
        super.notifyObservers("韩非子在吃饭"); 
    } 

    //韩非子开始娱乐了,古代人没啥娱乐，你能想到的就那么多 
    public void haveFun(){ 
        System.out.println("韩非子:开始娱乐了..."); 
        super.setChanged(); 
        this.notifyObservers("韩非子在娱乐"); 
    } 
} 

变的不多，引入了一个 java.util.Observable对象，删除了增加、删除观察者的方法，简单了很多，
那我们再来看观察者的实现类：

public class LiSi implements Observer{ 

    //首先李斯是个观察者，一旦韩非子有活动，他就知道，他就要向老板汇报 
    public void update(Observable observable,Object obj){ 
        System.out.println("李斯：观察到李斯活动，开始向老板汇报了..."); 
        this.reportToQiShiHuang(obj.toString()); 
        System.out.println("李斯：汇报完毕，秦老板赏给他两个萝卜吃吃...\n"); 
    } 

    //汇报给秦始皇 
    private void reportToQiShiHuang(String reportContext){ 
        System.out.println("李斯：报告，秦老板！韩非子有活动了--->"+reportContext); 
    } 
} 

其他两个观察者实现类也是相同的改动，如下代码：

public class WangSi implements Observer{ 

    //王斯，看到韩非子有活动，自己就受不了 
    public void update(Observable observable,Object obj){ 
        System.out.println("王斯：观察到韩非子活动，自己也开始活动了..."); 
        this.cry(obj.toString()); 
        System.out.println("王斯：真真的哭死了...\n"); 
    } 

    //一看李斯有活动，就哭，痛哭 
    private void cry(String context){ 
        System.out.println("王斯：因为"+context+"，—所以我悲伤呀！"); 
    } 
} 

public class LiuSi implements Observer{ 

    //刘斯，观察到韩非子活动后，自己也做一定得事情 
    public void update(Observable observable,Object obj){ 
        System.out.println("刘斯：观察到韩非子活动，开始动作了..."); 
        this.happy(obj.toString()); 
        System.out.println("刘斯：真被乐死了\n"); 
    } 

    //一看韩非子有变化，他就快乐 
    private void happy(String context){ 
        System.out.println("刘斯：因为" +context+",—所以我快乐呀！" ); 
    } 
} 

然后再来看 Client 程序：

public class Client { 

    public static void main(String[] args) { 
        //三个观察者产生出来 
        Observer liSi = new LiSi(); 
        Observer wangSi = new WangSi(); 
        Observer liuSi = new LiuSi(); 

        //定义出韩非子 
        HanFeiZi hanFeiZi = new HanFeiZi(); 

        //我们后人根据历史，描述这个场景，有三个人在观察韩非子 
        hanFeiZi.addObserver(liSi); 
        hanFeiZi.addObserver(wangSi); 
        hanFeiZi.addObserver(liuSi); 

        //然后这里我们看看韩非子在干什么 
        hanFeiZi.haveBreakfast();    
    } 
} 

程序体内没有任何变更，只是引入了一个接口而已，运行结果如下：

韩非子:开始吃饭了... 
刘斯：观察到韩非子活动，开始动作了... 
刘斯：因为韩非子在吃饭,—所以我快乐呀！ 
刘斯：真被乐死了 

王斯：观察到韩非子活动，自己也开始活动了... 
王斯：因为韩非子在吃饭，—所以我悲伤呀！ 
王斯：真真的哭死了... 

李斯：观察到李斯活动，开始向老板汇报了... 
李斯：报告，秦老板！韩非子有活动了--->韩非子在吃饭 
李斯：汇报完毕，秦老板赏给他两个萝卜吃吃... 

运行结果一样，只是通知的先后顺序不同而已，程序已经简约到极致了。 以上讲解的就是观察者模式，这个模式的通用类图如下：

观察者模式在实际项目的应用中非常常见，比如你到 ATM 机器上取钱，多次输错密码，卡就会被 ATM吞掉，吞卡动作发生的时候，会触发哪些事件呢？第一摄像头连续快拍，第二，通知监控系统，吞卡发生；第三，初始化 ATM 机屏幕，返回最初状态，你不能因为就吞了一张卡，整个 ATM 都不能用了吧，一般前两个动作都是通过观察者模式来完成的。

观察者模式有一个变种叫做发布/订阅模型（Publish/Subscribe） ，如果你做过 EJB（Enterprise JavaBean）的开发，这个你绝对不会陌生。EJB2 是个折腾死人不偿命的玩意儿，写个 Bean 要实现，还要继承，再加上那一堆的配置文件，小项目还凑活，你要知道用 EJB 开发的基本上都不是小项目，到最后是每个项目成员都在骂 EJB这个忽悠人的东西；但是 EJB3 是个非常优秀的框架，还是算比较轻量级，写个 Bean只要加个 Annotaion 就成了，配置文件减少了，而且也引入了依赖注入的概念，虽然只是 EJB2的翻版，但是毕竟还是前进了一步， 不知道以后 EJB 的路会怎么样。 在 EJB中有三个类型的 Bean:?Session Bean、 Entity Bean和 MessageDriven Bean,我们这里来说一下 MessageDriven Bean（一般简称为 MDB） ，消息驱动Bean，消息的发布者(Provider)发布一个消息，也就是一个消息驱动 Bean,通过 EJB 容器（一般是 Message Queue消息队列）通知订阅者做出回应，从原理上看很简单，就是观察者模式的升级版。

广播链的问题。如果你做过数据库的触发器，你就应该知道有一个触发器链的问题，比如表 A 上写了一个触发器，内容是一个字段更新后更新表 B的一条数据，而表 B 上也有个触发器，要更新表 C，表C 也有触发器…,完蛋了，这个数据库基本上就毁掉了！我们的观察者模式也是一样的问题，一个观察者可以有双重身份，即使观察者，也是被观察者，这没什么问题呀，但是链一旦建立，这个逻辑就比较复杂，可维护性非常差，根据经验建议，在一个观察者模式中最多出现一个对象既是观察者也是被观察者，也就是说消息最多转发一次（传递两次） ，这还是比较好控制的；

异步处理问题。这个 EJB 是一个非常好的例子，被观察者发生动作了，观察者要做出回应，如果观察者比较多，而且处理时间比较长怎么办？那就用异步呗，异步处理就要考虑线程安全和队列的问题，这个大家有时间看看 Message Queue，就会有更深的了解。

我们在来回顾一下我们写的程序，观察者增加了，我就必须修改业务逻辑 Client程序，这个是必须得吗？回顾一下我们以前讲到工厂方法模式的时候用到了 ClassUtils 这个类，其中有一个方法就是根据接口查找到所有的实现类，问题解决了吧！我可以查找到所有的观察者，然后全部加进来，以后要是新增加观察者也没有问题呀，程序那真是一点都不用改了！