谈谈java中的观察者模式

前言

了解设计模式的童鞋应该都知道观察者模式，类似于上图的结构，其中Observer作为观察者，Observable则作为被观察者，Observable的状态改变会给注册的Observer进行通知，考虑易用和低耦合，保证高度的协作。

Demo展示

我们首先来看一下demo，也就是上图类图中所展示的程序，MyObservable非常简单，只是继承了Observable：

public class MyObservable extends Observable{


    public static void main(String[] args) {

        MyObservable myObservable = new MyObservable();
        myObservable.addObserver(new MyObserver());

        myObservable.setChanged();
        myObservable.notifyObservers("aaa");

    }
}

此处为了简化结构，直接将main方法写在MyObservable中用于进行效果的测试，main中我们先实例化了MyObservable类，并且将一个MyObserver实例用addObserver方法加入它的观察者列表中，然后通过setChanged改变changed的状态值，随后便可以notifyObservers，里面可以带参数做消息传递，也可以不带参数。关于changed，是因为只有该变量为true的情况下，才会进行通知，否则notifyObservers是无法通知到具体Observer的。

MyObserver的结构也非常简单，由于继承了Observer接口，因此需要实现它的抽象方法update，这个方法也是用于接收Observable发来的通知并执行相应的处理逻辑的：

public class MyObserver implements Observer{

    public void update(Observable o, Object arg) {

        System.out.println("观察对象为：" + o + ";传递参数为：" + arg);

    }
}

运行一下demo，可以看到结果为：

观察对象为：[email protected];传递参数为：aaa

而在注释了setChanged方法之后，会发现没有任何输出，可以理解为，并没有真正通知到Observer。

原理解析

原理非常简单，查看Observable源码即可。其实从类图中就可以看出一些端倪，Observable中只有两个变量，一个是changed，一个是obs，从之前的分析可以看出changed只是一个状态指示的变量，那么obs应该就是一个用于存储Observer实例的变量了，它具体是用一个Vector来进行存储的。

private boolean changed = false;
private Vector<Observer> obs;

这样的情况下，我们很容易就可以猜测，obs的初始化应该是在Observable的构造方法中实现的，果不其然，构造方法也仅仅只是完成了obs的初始化：

public Observable() {
        obs = new Vector<>();
    }

然后我们更为关心的是Observable与Observer之间的关系，那么就是重点关注两个方法，addObserver和notifyObservers。addObserver很显然，里面的主要操作是将作为参数传入的Observer加入到Vector中：

public synchronized void addObserver(Observer o) {
        if (o == null)
            throw new NullPointerException();
        if (!obs.contains(o)) {
            obs.addElement(o);
        }
    }

notifyObservers则是逐一通知Observer的过程，不过在这个方法中会检查changed的值，以及会在通知完成后对changed归零（其中clearChanged方法就是将changed变量重新置为false）：

public void notifyObservers(Object arg) {
        Object[] arrLocal;

        synchronized (this) {
            if (!changed)
                return;
            arrLocal = obs.toArray();
            clearChanged();
        }

        for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
            ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
    }

到这里基本上整个基于jdk实现的观察者模式的原理已经非常明了了，另外值得注意的一个点是，这个实现中用了一些措施来使它线程安全。比如，使用线程安全的容器Vector，addObserver方法进行了枷锁，在notifyObservers方法中，有一个操作进行了加锁：

synchronized (this) {
    if (!changed)
        return;
    arrLocal = obs.toArray();
    clearChanged();
}

这里主要确保了对changed变量的验证和清零操作以及将obs中的元素赋值给arrLocal的过程是原子操作，这里减少了锁的粒度，提高并发性，也因此大家能明白为何需要arrLocal这个变量了，随后对arrLocal数组进行便利并逐一通知则不需要加锁了，因为arrLocal已经是一个本地变量，并未暴露。

综上，就是基于jdk实现观察者模式的主要原理了。
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