再读《HeadFirst设计模式》-第2章-观察者模式
定义
观察者模式(observer pattern)定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会接收到通知并自动更新。
类图
代码实现
下面以气象站为例子，说明观察者模式的实现。先给出类图如下。
定义主题接口，所有具体的主题都要实现这个接口。
public interface Subject { // 注册/注销观察者 public void registerObserver(Observer o); public void removeObserver(Observer o); // 当主题内容改变时，通知观察者 public void notifyObservers();}定义观察者接口。
public interface Observer { public void update(float temp, float humidity, float pressure);}气象站作为具体的主题，实现Subject接口。
import java.util.*;public class WeatherData implements Subject { private ArrayList observers; private float temperature; private float humidity; private float pressure; public WeatherData() { observers = new ArrayList(); } public void registerObserver(Observer o) { observers.add(o); } public void removeObserver(Observer o) { int i = observers.indexOf(o); if (i >= 0) { observers.remove(i); } } public void notifyObservers() { for (int i = 0; i < observers.size(); i++) { Observer observer = (Observer)observers.get(i); observer.update(temperature, humidity, pressure); } } public void measurementsChanged() { notifyObservers(); } public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) { this.temperature = temperature; this.humidity = humidity; this.pressure = pressure; measurementsChanged(); } // other WeatherData methods here public float getTemperature() { return temperature; } public float getHumidity() { return humidity; } public float getPressure() { return pressure; }}定义前端显示接口，前端显示是可能发生变化或者扩展的部分，应该独立封装。
public interface DisplayElement { public void display();}具体的观察者实现Observer接口。当气象站的数据改变时，主题会通知所有观察者，update()方法被调用，数据更新后显示在前端。
观察者1：显示当前的观测
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement { private float temperature; private float humidity; // 主题接口对象，订阅/取消订阅天气数据 private Subject weatherData; public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) { this.weatherData = weatherData; weatherData.registerObserver(this); } public void update(float temperature, float humidity, float pressure) { this.temperature = temperature; this.humidity = humidity; display(); } public void display() { System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and " + humidity + "% humidity"); }}观察者2：显示天气预报
import java.util.*;public class ForecastDisplay implements Observer, DisplayElement { private float currentPressure = 29.92f; private float lastPressure; private WeatherData weatherData; public ForecastDisplay(WeatherData weatherData) { this.weatherData = weatherData; weatherData.registerObserver(this); } public void update(float temp, float humidity, float pressure) { lastPressure = currentPressure; currentPressure = pressure; display(); } public void display() { System.out.print("Forecast: "); if (currentPressure > lastPressure) { System.out.println("Improving weather on the way!"); } else if (currentPressure == lastPressure) { System.out.println("More of the same"); } else if (currentPressure < lastPressure) { System.out.println("Watch out for cooler, rainy weather"); } }}观察者3：显示酷热指数
public class HeatIndexDisplay implements Observer, DisplayElement { float heatIndex = 0.0f; private WeatherData weatherData; public HeatIndexDisplay(WeatherData weatherData) { this.weatherData = weatherData; weatherData.registerObserver(this); } public void update(float t, float rh, float pressure) { heatIndex = computeHeatIndex(t, rh); display(); } // 计算酷热指数，来自气象学的公式 private float computeHeatIndex(float t, float rh) { float index = (float)((16.923 + (0.185212 * t) + (5.37941 * rh) - (0.100254 * t * rh) + (0.00941695 * (t * t)) + (0.00728898 * (rh * rh)) + (0.000345372 * (t * t * rh)) - (0.000814971 * (t * rh * rh)) + (0.0000102102 * (t * t * rh * rh)) - (0.000038646 * (t * t * t)) + (0.0000291583 * (rh * rh * rh)) + (0.00000142721 * (t * t * t * rh)) + (0.000000197483 * (t * rh * rh * rh)) - (0.0000000218429 * (t * t * t * rh * rh)) + 0.000000000843296 * (t * t * rh * rh * rh)) - (0.0000000000481975 * (t * t * t * rh * rh * rh))); return index; } public void display() { System.out.println("Heat index is " + heatIndex); }}观察者4：显示温度的平均值，最大值，最小值
import java.util.*;public class StatisticsDisplay implements Observer, DisplayElement { private float maxTemp = 0.0f; private float minTemp = 200; private float tempSum= 0.0f; private int numReadings; private WeatherData weatherData; public StatisticsDisplay(WeatherData weatherData) { this.weatherData = weatherData; weatherData.registerObserver(this); } public void update(float temp, float humidity, float pressure) { tempSum += temp; numReadings++; if (temp > maxTemp) { maxTemp = temp; } if (temp < minTemp) { minTemp = temp; } display(); } public void display() { System.out.println("Avg/Max/Min temperature = " + (tempSum / numReadings) + "/" + maxTemp + "/" + minTemp); }}测试启动代码
import java.util.*;public class WeatherStation { public static void main(String[] args) { // new 天气主题对象 WeatherData weatherData = new WeatherData(); // new 观察者对象，并注册到主题对象 CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData); StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData); ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData); // 更新主题数据，并通知所有观察者对象 weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f); weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f); weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f); }}熟悉Java API的朋友可能注意到，Java API有内置的观察者模式，java.util.Observable和java.util.Observer。这两个和我们上面介绍的Subject/Observer接口很类似。我们先给出以Observable/Observer实现的新的气象站设计后，然后对比双方的优缺点。
可观察者实现。
import java.util.Observable;import java.util.Observer;public class WeatherData extends Observable { private float temperature; private float humidity; private float pressure; public WeatherData() { } public void measurementsChanged() { setChanged(); notifyObservers(); } public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) { this.temperature = temperature; this.humidity = humidity; this.pressure = pressure; measurementsChanged(); } public float getTemperature() { return temperature; } public float getHumidity() { return humidity; } public float getPressure() { return pressure; }}观察者1：显示当前的观测
import java.util.Observable;import java.util.Observer;public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement { Observable observable; private float temperature; private float humidity; public CurrentConditionsDisplay(Observable observable) { this.observable = observable; observable.addObserver(this); } public void update(Observable obs, Object arg) { if (obs instanceof WeatherData) { WeatherData weatherData = (WeatherData)obs; this.temperature = weatherData.getTemperature(); this.humidity = weatherData.getHumidity(); display(); } } public void display() { System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and " + humidity + "% humidity"); }}观察者2：显示天气预报
import java.util.Observable;import java.util.Observer;public class ForecastDisplay implements Observer, DisplayElement { private float currentPressure = 29.92f; private float lastPressure; public ForecastDisplay(Observable observable) { observable.addObserver(this); } public void update(Observable observable, Object arg) { if (observable instanceof WeatherData) { WeatherData weatherData = (WeatherData)observable; lastPressure = currentPressure; currentPressure = weatherData.getPressure(); display(); } } public void display() { System.out.print("Forecast: "); if (currentPressure > lastPressure) { System.out.println("Improving weather on the way!"); } else if (currentPressure == lastPressure) { System.out.println("More of the same"); } else if (currentPressure < lastPressure) { System.out.println("Watch out for cooler, rainy weather"); } }}测试启动代码
public class WeatherStation { public static void main(String[] args) { WeatherData weatherData = new WeatherData(); CurrentConditionsDisplay currentConditions = new CurrentConditionsDisplay(weatherData); StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData); ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData); weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f); weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f); weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f); }}两种观察者模式的对比：
- Observable是类，Subject是接口
Observable是类的优点是子类的代码会更加简洁，子类中无需实现addObserver()/deleteObserver()/notifyObservers()等方法，因为父类已经实现了。
缺点是因为Observable是类，所以要设计一个类来继承它。如果某类想同时具有Observable和另一个超类的行为，就会陷入两难，毕竟java不支持多重继承。这限制了Observable的复用潜力。
另外，Observable中的setChanged()方法被设置为protected，这意味着除非你继承自Observable，否则你无法创建Observable实例并组合到你自己的对象中来(因为组合后的Observable实例无法访问setChanged()方法)。这个违反了OO原则3(多用组合，少用继承)。
2. Observable有增加setChanged()方法，这样可以让你在更新观察者时，更具有弹性。比如在这个案例中，你可以选择在温度变化超过多少度时，才通知观察者，这样可以避免因为非常微小的温度变化而导致的频繁通知观察者。
3. Observable提供了notifyObservers()和notifyObservers(Object arg)两个方法通知观察者。
如果你想push数据给观察者，你可以把数据对象传递给notifyObservers(Object arg)方法，观察者实现的update(Observable obs, Object arg)方法被调用时，数据对象会通过arg参数传递给update方法。
当调用notifyObservers()方法时，arg参数为空，这时需要观察者通过obs对象pull数据，本案例weatherData.getPressure就是pull数据的例子。
该模式体现了哪些面向对象设计原则
关于面向对象设计原则的定义请参考。
- 针对接口编程，而不是针对实现编程
具体主题WeatherData的notifyObservers()方法中下面代码片段就是针对接口编程，
Observer observer = (Observer)observers.get(i);observer.update(temperature, humidity, pressure);以及具体观察者中，下面代码片段：
weatherData.registerObserver(this);public void update(float temperature, float humidity, float pressure) { ... display();}2. 接口隔离原则
主题和观察者之间的依赖降到了最低，主题只要知道观察者实现了Observer接口，观察者只要向主题订阅/取消订阅即可。对于主题而言，观察者数量的增加或者减少，主题不需要任何改变。同样，主题内部实现方式的变化，对于观察者而言没有任何影响。
本章总结
- 主题(也就是可观察者)用一个共同的接口来更新观察者。
- 观察者和主题之间用松耦合方式结合，主题不需要知道观察者的细节，只需要知道它实现了观察者接口即可。
- 观察者可以从可观察者处push/pull数据，push的方式被认为是更好的。因为这样可观察者对象不要提供getXX() API,耦合性会更低。
- push/pull数据时，主动方都是可观察者。观察者只有在被通知时，才去push/pull数据。在没有被通知时，不应该去pull数据，虽然这样也可以pull到数据。
- 有多个观察者时，不可以依赖特定的通知次序。
- 要注意java.util.Observable实现上带来的一些问题。
- Java API包括多种观察者模式的实现，包括了通用的java.util.Observable。
- 观察者模式被用在许多地方，如JavaBeans,RMI,Swing。许多GUI框架都大量使用了该模式。
