自己动手循序渐进实现观察者模式

Java基础

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2019-5-10

引言

自上一篇《自己动手实现牛逼的单例模式》问世之后,得到了不错的评价。于是博主在五一放弃出去游玩机会,赶制了这篇《自己动手循序渐进实现观察者模式》,依然还是一步一步推导出最终版的观察者模式。

观察者模式

定义:在许多设计中,经常涉及多个对象都对一个特殊对象中的数据变化感兴趣,而且这多个对象都希望跟踪那个特殊对象中的数据变化,在这样的情况下就可以使用观察者模式。
在这里,我们以母亲观察宝宝为例子,宝宝正在睡觉,醒来后,母亲做出相应的喂食行为。

1、观察者V1

假设我们用下图所示的情景



先定义一个Baby类,baby先睡五秒,五秒后醒来,代码如下所示

package rjzheng.observer1;
public class Baby implements Runnable {
    // 默认是睡着
    private boolean wakeup = false;
    // 醒来的行为
    public void wakeUp() {
        this.wakeup = true;
    }
    public boolean isWakeup() {
        return wakeup;
    }
    public void setWakeup(boolean wakeup) {
        this.wakeup = wakeup;
    }
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        wakeUp();
    }
}

而母亲类即Mother类,则一直监听宝宝的状态,宝宝一醒来就喂食,代码如下所示

package rjzheng.observer1;
public class Mother implements Runnable {
    private Baby baby;
    public Mother(Baby baby) {
        this.baby = baby;
    }
    public void feed(Baby baby){
        System.out.println("已经给宝贝喂食");
    }
    @Override
    public void run(){
        while(!baby.isWakeup()){
            for(int i=0;i<5;i++){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println("宝宝还有"+(5-i)+"秒醒来");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        this.feed(baby);
    }
}

然后写一个ObserverTest1测试一下,代码如下所示

package rjzheng.observer1;

public class ObserverTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        Baby baby =new Baby();
        new Thread(baby).start();
        new Thread(new Mother(baby)).start();
        
    }
}

输出如下

宝宝还有5秒醒来
宝宝还有4秒醒来
宝宝还有3秒醒来
宝宝还有2秒醒来
宝宝还有1秒醒来
已经给宝贝喂食

2、观察者V2

这时情景变为下图



可是上一版,母亲要一直看着宝宝,母亲觉得太累了,母亲要是想中间聊个微信啥的,多不方便,于是V2版出现了。我们能不能孩子醒来后,主动告诉给母亲呢。于是修改Baby的wakeUp方法,即醒来状态改变后,增加一个通知母亲的方法。

综上所述,Baby类做如下几点修改

  1. 持有Mother的引用,修改构造函数
  2. 在wakeUp方法中增加,通知母亲的逻辑
  3. 在run方法中,自己五秒后醒来,自己修改自己的状态
package rjzheng.observer2;
public class Baby implements Runnable {
    // 默认是睡着
    private boolean wakeup = false;
    
    private Mother mother;
    //1. 持有Mother的引用,修改构造函数
    public Baby(Mother mother){
        this.mother = mother;
    }
    
    //2. 在wakeUp方法中增加,通知母亲的逻辑
    public void wakeUp() {
        wakeup = true;
        this.mother.feed(this);
    }
    public boolean isWakeup() {
        return wakeup;
    }
    public void setWakeup(boolean wakeup) {
        this.wakeup = wakeup;
    }
    //3. 在run方法中,自己五秒后醒来,自己修改自己的状态
    @Override
    public void run() {
        while(!this.isWakeup()){
            for(int i=0;i<5;i++){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println("宝宝还有"+(5-i)+"秒醒来");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            this.wakeUp();
        }
    }
}

而Mother类,则不需要做线程操作,Baby类通知Mother类后,做出相应处理即可。因此,Mother类修改如下

  1. 删除run方法等线程相关操作
  2. 增加一个无参构造方法(因为Mother类不需要持有Baby类的引用了)
    综上所述,Mother类的代码如下
package rjzheng.observer2;
public class Mother{
    private Baby baby;
    public Mother(){
        
    }
    public Mother(Baby baby) {
        this.baby = baby;
    }
    public void feed(Baby baby){
        System.out.println("已经给宝贝喂食");
    }
}

测试类ObserverTest2的代码如下

package rjzheng.observer2;

public class ObserverTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        Baby baby =new Baby(new Mother());
        new Thread(baby).start();
        
    }
}

输出如下所示

宝宝还有5秒醒来
宝宝还有4秒醒来
宝宝还有3秒醒来
宝宝还有2秒醒来
宝宝还有1秒醒来
已经给宝贝喂食

3、观察者V3

这个时候,宝宝的父亲回来了。父亲觉得,在宝宝醒来后,应该带宝宝出去玩。于是就和孩子他妈约定,根据孩子醒来的时间决定,带孩子做什么。如果醒来的时间是饭点,就给孩子喂食;如果醒来的时间不是饭点,就带孩子出去玩。
那么重点来了,醒来的时间是否为饭点这个属性,放在父亲类里,不大合适;放在宝宝类里也不大合适;放母亲类里也不大合适。根据面向对象的设计原则,我们定义一个醒来的事件类WakeUpEvent,将醒来的时间是否为饭点放在WakeUpEvent里。除此之外,再定义一个事件源source属性,那么WakeUpEvent类如下所示

package rjzheng.observer3;
/**
 * 醒来的事件对象
 * @author zhengrongjun
 *
 */
public class WakeUpEvent {
    //醒来时间是否为饭点
    private boolean isFoodTime;
    //事件源
    private Baby source;
    public WakeUpEvent(boolean isFoodTime,Baby source){
        this.isFoodTime = isFoodTime;
        this.source = source;
    }
    public boolean isFoodTime() {
        return isFoodTime;
    }
    public void setFoodTime(boolean isFoodTime) {
        this.isFoodTime = isFoodTime;
    }
    public Baby getSource() {
        return source;
    }
    public void setSource(Baby source) {
        this.source = source;
    }
}

那么,接下来,Father类拥有一个带宝贝出去玩的方法,如下所示

package rjzheng.observer3;

public class Father {
    
    public void play(WakeUpEvent wakeUpEvent){
        if(!wakeUpEvent.isFoodTime()){
            System.out.println("抱宝贝出去玩");
        }
    }
}

自然,Mother类拥有一个给宝贝喂食的方法,如下所示

package rjzheng.observer3;
public class Mother{
    public void feed(WakeUpEvent wakeUpEvent){
        if(wakeUpEvent.isFoodTime()){
            System.out.println("给宝贝喂食");
        }
    }
}

那么在这种情况下Baby类修改为如下所示

package rjzheng.observer3;

public class Baby implements Runnable {

    private Mother mother;
    private Father father;

    public Baby(Mother mother,Father father) {
        this.mother = mother;
        this.father = father;
    }

    public void wakeUp() {
        this.mother.feed(new WakeUpEvent(true, this));
        this.father.play(new WakeUpEvent(true, this));
    }

    @Override
    public void run() {
        boolean flag = true;
        while (flag) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println("宝宝还有" + (5 - i) + "秒醒来");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            this.wakeUp();
            flag=false;
        }
    }
}

测试类ObserverTest3如下所示

package rjzheng.observer3;

public class ObserverTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        Baby baby =new Baby(new Mother(),new Father());
        new Thread(baby).start();
        
    }
}

运行结果如下

宝宝还有5秒醒来
宝宝还有4秒醒来
宝宝还有3秒醒来
宝宝还有2秒醒来
宝宝还有1秒醒来
给宝贝喂食

4、观察者V4

这时情景变为下图



又过了几天,孩子不乐意了。。。。孩子觉得,我每次还要去记爸爸能带我干嘛,妈妈能带我干嘛,太麻烦了。以后,爷爷奶奶来来了,我难道还要去记你们能干嘛,再通知相应的人嘛。不如这样,我把你们全部叫来,你们自己商量好,该带我干嘛吧。

OK。。这也是观察者V3版的缺点,代码复用性太差。如果多一个爷爷GrandFather类,那Baby类里头还要多一个Grandfather类的引用,并且在wakeup里增加通知逻辑,太麻烦。索性,定义一个WakeUpListener接口,继承这个接口的人,代表都具有处理WakeUpEvent事件的能力

那么WakeUpListener接口的源码如下

package rjzheng.observer4;

public interface WakeUpListener {
    public void actiontoWakenUp(WakeUpEvent wakeUpEvent);
}

这时Father类和Mother类代码如下,都实现了WakeUpListener接口

package rjzheng.observer4;

public class Father implements WakeUpListener {

    @Override
    public void actiontoWakenUp(WakeUpEvent wakeUpEvent) {
        // TODO Auto-generated method stub
        if(!wakeUpEvent.isFoodTime()){
            System.out.println("抱宝贝出去玩");
        } 
    }
}
package rjzheng.observer4;
public class Mother implements WakeUpListener{

    @Override
    public void actiontoWakenUp(WakeUpEvent wakeUpEvent) {
        if(wakeUpEvent.isFoodTime()){
            System.out.println("给宝贝喂食");
        }
    }
}

这时的Baby类如下所示

package rjzheng.observer4;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Baby implements Runnable {

    private List<WakeUpListener> wakeUpListeners = new ArrayList(); 

    public void addListeners(WakeUpListener wakeUpListener){
        this.wakeUpListeners.add(wakeUpListener);
    }

    public void wakeUp() {
        for(WakeUpListener listener : wakeUpListeners)
            listener.actiontoWakenUp(new WakeUpEvent(true, this));
    }

    @Override
    public void run() {
        boolean flag = true;
        while (flag) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println("宝宝还有" + (5 - i) + "秒醒来");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            this.wakeUp();
            flag=false;
        }
    }
}

测试类ObserverTest4为

package rjzheng.observer4;

public class ObserverTest4 {
    public static void main(String[] args) {
        Baby baby =new Baby();
        baby.addListeners(new Father());
        baby.addListeners(new Mother());
        new Thread(baby).start();
    }
}

最后结果如下

宝宝还有5秒醒来
宝宝还有4秒醒来
宝宝还有3秒醒来
宝宝还有2秒醒来
宝宝还有1秒醒来
给宝贝喂食

总结

本篇文章给出了四种观察者模式,一般都是用V4版啦。。前面V1,V2,V3都只是铺垫,为了引出最后一版的观察者模式,希望大家有所收获。

作者:孤独烟