Java Q&A: 使用Observer模式

A：我想在自己的Java程序中使用Observer模式。基于此，能否提供某些示例代碼來(lái)演示如何去做？

Q：正如面向?qū)ο缶幊逃兄诖a復(fù)用一樣，設(shè)計(jì)模式可以促進(jìn)設(shè)計(jì)復(fù)用。確實(shí)，設(shè)計(jì)模式可以讓你復(fù)用那些正確的、成熟的設(shè)計(jì)。但近來(lái)，批評(píng)設(shè)計(jì)模式的聲音越來(lái)越多。批評(píng)者指出，缺乏經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)者會(huì)很容易地掉進(jìn) "模式陷阱" 之中。

模式陷阱讓缺乏經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)者迷失了方向。因而，他們?cè)谔幚韱?wèn)題時(shí)不是去尋找可能存在的最好方案，而把最終目標(biāo)集中在盡可能地實(shí)現(xiàn)更多的設(shè)計(jì)模式之上。在一些人看來(lái)，使用設(shè)計(jì)模式好象必然會(huì)帶來(lái)良好的設(shè)計(jì)。按照這個(gè)邏輯，只要大量使用設(shè)計(jì)模式，就必然為你產(chǎn)生一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)！然而現(xiàn)實(shí)中，這一觀點(diǎn)卻導(dǎo)致出許多毫無(wú)意義的設(shè)計(jì)--即使這個(gè)設(shè)計(jì)采用了多個(gè)設(shè)計(jì)模式。看來(lái)很遺憾，設(shè)計(jì)模式并不能保證良好的設(shè)計(jì)。

要想在設(shè)計(jì)中正確地運(yùn)用一個(gè)設(shè)計(jì)模式，必須確保三個(gè)條件：

1. 弄清你的問(wèn)題

2. 了解這個(gè)模式

3. 理解這個(gè)模式如何解決你的問(wèn)題

首先，最重要的是條件1。如果不能完全地弄清你要解決的問(wèn)題，何談運(yùn)用模式？

還要知道條件2：必須完全了解你想運(yùn)用的模式。不了解它怎么能運(yùn)用它？更重要的是，連一個(gè)模式做什么都不知道，又如何想到去用它？

最后一點(diǎn)，如果你不能清楚地說(shuō)出模式將怎樣解決你的問(wèn)題（為什么這個(gè)模式合適），那還是放棄它。僅僅為了用模式本身而去用它，就會(huì)掉進(jìn)模式陷阱之中。

我并不是在說(shuō)提這個(gè)問(wèn)題的讀者也一定會(huì)掉進(jìn)模式陷阱。但從提問(wèn)的表達(dá)上來(lái)看，它很容易誤導(dǎo)一些開(kāi)發(fā)者去理解設(shè)計(jì)模式。我對(duì)這個(gè)提問(wèn)的理解是，這位讀者應(yīng)該清楚自己需要解決的問(wèn)題，也了解Observer模式，他/她只是不知道如何用Java來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在給出一個(gè)Java示例之前，為了有助于其他讀者也能理解，先簡(jiǎn)要介紹一下Observer模式。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Observer模式讓一個(gè)對(duì)象（觀察者，Observer）去監(jiān)視另一個(gè)對(duì)象（目標(biāo)，Subject）；它使得目標(biāo)和觀察者之間建立一種 "發(fā)布--訂閱"（publish-subscribe ）的關(guān)系。通過(guò)Observer模式，觀察者可以向目標(biāo)登記，表明自己要從目標(biāo)接收事件。目標(biāo)需要向觀察者通知事件時(shí)，只是簡(jiǎn)單地將事件發(fā)給每一個(gè)觀察者。

例如，有一個(gè)基于某種數(shù)據(jù)模型的電子表格。只要數(shù)據(jù)模型發(fā)生變化，電子表格就需要更新表格單元以及內(nèi)嵌的圖表。這個(gè)例子中，目標(biāo)是數(shù)據(jù)模型，觀察者是表格單元和圖表。當(dāng)觀察者接收到數(shù)據(jù)模型已經(jīng)變化的通知時(shí)，它們就更新自己。

Observer模式的好處是：它解除了觀察者和目標(biāo)之間的耦合關(guān)系。目標(biāo)不需要知道它的觀察者的任何信息。相反，目標(biāo)只是允許觀察者訂閱事件。當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)生一個(gè)事件時(shí)，它簡(jiǎn)單地將事件傳給每一個(gè)觀察者。

看看下面的Java示例：

public interface Subject {
      public void addObserver( Observer o );
      public void removeObserver( Observer o );
}

上面的代碼中，Subject接口定義了兩個(gè)方法（method），每個(gè)Subject都必須實(shí)現(xiàn)它們，以使Observer可以在Subject中增加或刪除自身。

public interface Observer {
      public void update( Subject o );
}

Observer接口（如上）列出了一個(gè)方法（method），每個(gè)Observer都必須實(shí)現(xiàn)它，以使Subject可以發(fā)送更新消息給Observer。

下面看看Subject的一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)--IntegerDataBag：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

public class IntegerDataBag implements Subject {

      private ArrayList list = new ArrayList();
      private ArrayList observers = new ArrayList();

      public void add( Integer i ) {
            list.add( i );
            notifyObservers();
      }

      public Iterator iterator() {
            return list.iterator();
      }

      public Integer remove( int index ) {
            if( index < list.size() ) {
                  Integer i = (Integer) list.remove( index );
                  notifyObservers();
                  return i;
            }
            return null;
      }

      public void addObserver( Observer o ) {
            observers.add( o );
      }

      public void removeObserver( Observer o ) {
            observers.remove( o );
      }

      private void notifyObservers() {
            // loop through and notify each observer
            Iterator i = observers.iterator();
            while( i.hasNext() ) {
                  Observer o = ( Observer ) i.next();
                  o.update( this );
            }
      }
}

IntegerDataBag適用于使用Integer的場(chǎng)合。IntegerDataBag也允許Observer增加和刪除它們自身。

再看看兩個(gè)Observer的實(shí)現(xiàn)--IntegerAdder和IntegerPrinter：

import java.util.Iterator;

public class IntegerAdder implements Observer {

      private IntegerDataBag bag;

      public IntegerAdder( IntegerDataBag bag ) {
            this.bag = bag;              
            bag.addObserver( this );
      }

      public void update( Subject o ) {
            if( o == bag ) {
                  System.out.println( "The contents of the IntegerDataBag have changed." );
                  int counter = 0;
                  Iterator i = bag.iterator();
                  while( i.hasNext() ) {
                        Integer integer = ( Integer ) i.next();
                        counter+=integer.intValue();
                  }
                  System.out.println( "The new sum of the integers is: " + counter );
            }
      }

}

import java.util.Iterator;

public class IntegerPrinter implements Observer {

      private IntegerDataBag bag;

      public IntegerPrinter( IntegerDataBag bag ) {
            this.bag = bag;              
            bag.addObserver( this );
      }

      public void update( Subject o ) {
            if( o == bag ) {
                  System.out.println( "The contents of the IntegerDataBag have changed." );
                  System.out.println( "The new contents of the IntegerDataBag contains:" );
                  Iterator i = bag.iterator();
                  while( i.hasNext() ) {
                        System.out.println( i.next() );
                  }
            }
      }

}

IntegerAdder和IntegerPrinter將自己作為觀察者增加到IntegerDataBag。當(dāng)IntegerAdder接收到一條更新消息時(shí)，它先統(tǒng)計(jì)bag中的總數(shù)，然后顯示結(jié)果。同樣，當(dāng)IntegerPrinter接收到一條更新消息時(shí)，它打印出bag中的Interger。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的main()，它使用了上面的幾個(gè)類(lèi)：

public class Driver {
      public static void main( String [] args ) {
            Integer i1 = new Integer( 1 ); Integer i2 = new Integer( 2 );
            Integer i3 = new Integer( 3 ); Integer i4 = new Integer( 4 );
            Integer i5 = new Integer( 5 ); Integer i6 = new Integer( 6 );
            Integer i7 = new Integer( 7 ); Integer i8 = new Integer( 8 );
            Integer i9 = new Integer( 9 );

            IntegerDataBag bag = new IntegerDataBag();
            bag.add( i1 ); bag.add( i2 ); bag.add( i3 ); bag.add( i4 );
            bag.add( i5 ); bag.add( i6 ); bag.add( i7 ); bag.add( i8 );

            IntegerAdder adder = new IntegerAdder( bag );
            IntegerPrinter printer = new IntegerPrinter( bag );

            // adder and printer add themselves to the bag

            System.out.println( "About to add another integer to the bag:" );
            bag.add( i9 );
            System.out.println("");
            System.out.println("About to remove an integer from the bag:");
            bag.remove( 0 );
      }
}

運(yùn)行main，你將看到：

c:\javaworld\java Driver
About to add another integer to the bag:
The contents of the IntegerDataBag have changed.
The new sum of the intergers is: 45
The contents of the IntegerDataBag have changed.
The new contents of the IntegerDataBag contains:
1
2
3
4
5
6
7
8
9

About to remove an integer from the bag:
The contents of the IntegerDataBag have changed.
The new sum of the intergers is: 44
The contents of the IntegerDataBag have changed.
The new contents of the IntegerDataBag contains:
2
3
4
5
6
7
8
9

IntegerDataBag/IntegerAdder/IntegerPrinter是應(yīng)用Observer模式的一個(gè)很簡(jiǎn)單的例子。Java本身有大量使用Observer模式的例子：AWT/Swing事件模型，還有java.util.Observer和java.util.Observable接口等，都是很好的例子。