设计模式（12）观察者模式

观察者模式是一个使用率非常高的模式，它最常用在GUI系统、订阅–发布系统。因为这个模式的一个重要作用就是解耦，将被观察者和观察者解耦，使得它们之间的依赖性更小，甚至做到毫无依赖。比如安卓的开源项目EventBus、Otto、AndroidEventBus等事件总线类的和RxJava响应式编程其核心都是使用观察者模式。

定义

观察者模式是一种行为类模式，它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。

使用场景

（1）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。
（2）事件多级触发场景。
（3）跨系统的消息交换场景，如消息队列、事件总线的处理机制。

简单实现

这里举一个追剧的例子，平常为了不错过最新的电视剧我们会订阅或关注这个电视剧，当电视剧更新后会第一时间推送给我们，下来就简单实现一下。

抽象观察者类

/**
 *  抽象观察者类，为所有具体观察者定义一个接口，在得到通知时更新自己
 */
public interface Observer {
    /**
     *  有更新
     *  
     *  @param message 消息
     */
    public void update(String message);

}

抽象被观察者类

/**
 * 抽象被观察者类
 */
public interface Observable {

    /**
     * 推送消息
     * 
     * @param message 内容
     */
    void push(String message);

    /**
     * 订阅
     * 
     * @param observer 订阅者
     */
    void register(Observer observer);
}

具体的观察者类

/**
 * 具体的观察者类，也就是订阅者
 */
public class User implements Observer {

    @Override
    public void update(String message) {
        System.out.println(name + "," + message + "更新了！");

    }

    // 订阅者的名字
    private String name;

    public User(String name) {
        this.name = name;
    }
}

具体的被观察者类

/**
 *  具体的被观察者类，也就是订阅的节目
 */
public class Teleplay implements Observable {

    private List<Observer> list = new ArrayList<Observer>(); //储存订阅者

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

    @Override
    public void register(Observer observer) {
        list.add(observer);
    }

}

实现

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //被观察者，这里就是用户订阅的电视剧
        Teleplay teleplay = new Teleplay();
        //观察者，这里就是订阅用户
        User user1 = new User("小明");
        User user2 = new User("小光");
        User user3 = new User("小兰");
        //订阅
        teleplay.register(user1);
        teleplay.register(user2);
        teleplay.register(user3);
        //推送新消息
        teleplay.push("xxx电视剧");
    }
}

结果

小明,xxx电视剧更新了！
小光,xxx电视剧更新了！
小兰,xxx电视剧更新了！

由上面的代码可以看出实现了一对多的消息推送，推送消息都是依赖Observer和Observable这些抽象类，而User和Teleplay完全没有耦合，保证了订阅系统的灵活性和可扩展性。

Android源码中的观察者模式

• BaseAdapter

BaseAdapter我相信大家都不陌生，在ListView的适配器中我们都是继承它。下面来简单分析分析。

BaseAdapter 部分代码：

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();
    }
}

看看mDataSetObservable.notifyChanged()方法：

public class DataSetObservable extends Observable<DataSetObserver> {
    /**
     * Invokes {@link DataSetObserver#onChanged} on each observer.
     * Called when the contents of the data set have changed.  The recipient
     * will obtain the new contents the next time it queries the data set.
     */
    public void notifyChanged() {
        synchronized(mObservers) {
            // since onChanged() is implemented by the app, it could do anything, including
            // removing itself from {@link mObservers} - and that could cause problems if
            // an iterator is used on the ArrayList {@link mObservers}.
            // to avoid such problems, just march thru the list in the reverse order.
            for (int i = mObservers.size() - 1; i >= 0; i--) {
                mObservers.get(i).onChanged();
            }
        }
    }
}

可以看出在mDataSetObservable.notifyChanged()中遍历所有观察者，并调用他们的onChanged()，从而告知观察者发生了什么。

那么观察者怎么来的，那就是setAdapter方法，代码如下：

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

    resetList();
    mRecycler.clear();

    if (mHeaderViewInfos.size() > 0|| mFooterViewInfos.size() > 0) {
        mAdapter = new HeaderViewListAdapter(mHeaderViewInfos, mFooterViewInfos, adapter);
    } else {
        mAdapter = adapter;
    }

    mOldSelectedPosition = INVALID_POSITION;
    mOldSelectedRowId = INVALID_ROW_ID;

    // AbsListView#setAdapter will update choice mode states.
    super.setAdapter(adapter);

    if (mAdapter != null) {
        mAreAllItemsSelectable = mAdapter.areAllItemsEnabled();
        mOldItemCount = mItemCount;
        mItemCount = mAdapter.getCount();
        checkFocus();

        mDataSetObserver = new AdapterDataSetObserver();
        mAdapter.registerDataSetObserver(mDataSetObserver);//注册观察者

        ......省略
    }
}

AdapterDataSetObserver定义在ListView的父类AbsListView中，是一个数据集观察者，代码：

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();
        }
    }
}

它由继承自AbsListView的父类AdapterView的AdapterDataSetObserver，代码如下 :

class AdapterDataSetObserver extends DataSetObserver {

    private Parcelable mInstanceState = null;
    // 上文有说道，调用Adapter的notifyDataSetChanged的时候会调用所有观察者的onChanged方法，核心实现就在这里
    @Override
    public void onChanged() {
        mDataChanged = true;
        mOldItemCount = mItemCount;
        // 获取Adapter中数据的数量
        mItemCount = getAdapter().getCount();

        // Detect the case where a cursor that was previously invalidated has
        // been repopulated with new data.
        if (AdapterView.this.getAdapter().hasStableIds() && mInstanceState != null
                && mOldItemCount == 0 && mItemCount > 0) {
            AdapterView.this.onRestoreInstanceState(mInstanceState);
            mInstanceState = null;
        } else {
            rememberSyncState();
        }
        checkFocus();
        // 重新布局ListView、GridView等AdapterView组件
        requestLayout();
    }

    // 代码省略

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

当ListView的数据发生变化时，调用Adapter的notifyDataSetChanged函数，这个函数又会调用DataSetObservable的notifyChanged函数，这个函数会调用所有观察者 (AdapterDataSetObserver)的onChanged方法。这就是一个观察者模式！

总结

• 优点

（1）观察者和被观察者之间是抽象耦合，应对业务变化。
（2）增强系统的灵活性和可扩展性。

• 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。