设计模式16之观察者模式

背景

观察者模式你肯定知道并且用过，如果你没听过观察者模式这几个词，那发布-订阅模型你肯定知道。我们在使用Kafka等消息中间件时，就用到了发布-订阅模式进行数据的生产消费。你可以将发布-订阅模式理解为观察者模式。

如下代码：

kafka发布消息：

 ListenableFuture future = kafkaTemplate.send(topic, jsonString);

消费者订阅消息：

@KafkaListener(topics = "${spring.kafka.topic}")
 public void listen(ConsumerRecord<?, ?> record) {
        log.info("topic={}, offset={}, message={}", record.topic(), record.offset(), record.value());
 }

上面就是kafka发布-订阅的使用方法。

除了消息中间件的发布-订阅，zookeeper的watch机制也使用到了观察者模式。各位可以思考下，你在什么情况下会使用观察者模式呢？

什么是观察者模式

在现实生活中，许多对象都不是独立存在的，其中一个对象的改变往往会导致其它对象的改变。比如：到了下班时间你会下班回家，路上遇到红灯你会停下来，股市行情好了你会追加投资。

如果你在开发中要描述上述的关联关系，就可以使用观察者模式。

“Define a one-to-many dependency between objects so that when one object changes state,all its dependents are notified and updated automatically.（定义对象间一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并被自动更新。） ”

观察者模式的主要由4个要素组成：

• 抽象主题（Subject）角色：也叫抽象目标类，它提供了一个用于保存观察者对象的聚集类和增加、删除观察者对象的方法，以及通知所有观察者的抽象方法。
• 具体主题（Concrete Subject）角色：也叫具体目标类，它实现抽象目标中的通知方法，当具体主题的内部状态发生改变时，通知所有注册过的观察者对象。
• 抽象观察者（Observer）角色：它是一个抽象类或接口，它包含了一个更新自己的抽象方法，当接到具体主题的更改通知时被调用。
• 具体观察者（Concrete Observer）角色：实现抽象观察者中定义的抽象方法，以便在得到目标的更改通知时更新自身的状态。

结构图如下：

观察者模式

代码实现

Subject

Observer

ConcreteSubject

ConcreteObserver

测试代码如下：

@Test
public void test() {
    Subject subject=new ConcreteSubject();
    Observer obs1=new ConcreteObserver1();
    Observer obs2=new ConcreteObserver2();
    subject.add(obs1);
    subject.add(obs2);
    subject.notifyObserver();
}

测试结果如下：

具体目标发生改变...
--------------
具体观察者1作出反应！
具体观察者2作出反应！

关于观察者模式的思考

我们什么情况下可以使用观察者模式呢？

如果对象之间存在一对多关系，一个对象的状态发生改变会影响其他对象，我们就能使用观察者模式。我举个例子，如果某个商品出现质量问题。我们需要对已经购买该商品的订单冻结，那么我们就可以使用观察者模式。我们对该商品执行冻结命令，冻结该商品的同时，所有包含该商品的订单都会被通知并冻结。

我们再思考一下，在另一个场景中。用户下单后，需要送积分，生成物流信息，短信通知，微信通知，是不是可以使用观察者模式呢？关于这个问题我之前还写了一篇文章探讨使用观察者模式的好处，有兴趣的可以看看。

不知你发现了没有，观察者和被观察者之间的耦合度很低。这样观察者和被观察者很容易扩展。

观察者模式很容易实现一条触发链。什么是触发链呢？比如早上闹钟把你闹醒，你就起床，你肚子饿了，你就会去吃早餐，快到上班时间了，你就会开车去上班，上班时间到了，你就打开电脑开始摸鱼。这一连串的的触发机制就形成了一个触发链。

观察者模式需要考虑一下开发效率和运行效率问题，一个被观察者，多个观察者，开发和调试就会比较复杂，而且在Java中消息的通知默认是顺序执行，一个观察者卡壳，会影响整体的执行效率。在这种情况下，一般考虑采用异步的方式。