一步一步将自己的代码转换为观察者模式
之前有发表博文,简单的讲解一下观察者模式的大概内容(http://www.cnblogs.com/wenjiang/archive/2013/05/07/3065040.html),主要是利用java对观察者模式的内置支持来实现观察者模式,现在想要换个思路,自定义观察者模式。
这次使用Eclipse的单元测试框架,前面那个例子就不适合了,所以特意挑一个有关时钟报时的例子,方便测试。
敏捷开发的原则就是测试先于代码,这里就采用这个原则,先从测试代码开始:
public class ClockTest extends TestCase {private TimeScreen screen;private TimeSource source;public ClockTest(String name) {super(name); } public void testTimeChange() { TimeSource source = new TimeSource(); TimeScreen screen = new TimeScreen(); Clock clock = new Clock(source, screen); source.setTime(3, 4, 5); assertEquals(3, screen.getHours()); assertEquals(4, screen,getMinutes()); assertEquals(5,screen.getSeconds()); } }
该测试主要测试:当时钟时间改变时,屏幕能否跟着改变。
因为时钟可能是电子时钟或者其他时钟,所以,我们定义一个时间来源的抽象:Source:
public interface Source{public void setSource(Clock clock); }
同样屏幕也要有一个抽象:
public interface Screen{public void setTime(itn hours, int minutes, int seconds); }
接着是Clock的代码:
public class Clock{priate Screen screen;public Clock(Source source, Screen screen){source.setClock(this);this.screen = screen;}public void update(int hours, int minutes, int seconds){screen.setTime(hours, minutes, seconds);} }
Clock通知屏幕更新时间,所以它必须拥有Screen的运用,又因为它是从Source获取时间,所以它必须将自己传给Source,也就是说,它是Screen和Source之间的邮差。
我们来实现具体的Screen和Source:
public class TimeSource implements Source{private Clock clock;public void setTime(int hours, int minutes, int seconds){clock.update(hours, minutes, seconds);}public void setClock(Clock clock){this.clock = clock;} }
public class TimeScreen implements Screen{private int hours;private int minutes;private int seconds;public int getHours(){return this.hours;}public int getMinutes(){return this.minutes;}public int getSeconds(){return this.seconds;} public void setTime(int hours, int minutes, int seconds){ this.hours = hours; this.minutes = minutes; this.seconds = seconds; }}
UML图如:
上面的代码能够通过测试,但并不是一个好方案,最主要的问题就是TimeSource持有Clock的引用。Clock确实是Source和Screen的邮差,但我们并不依赖于具体的邮差帮我们传送数据,邮差本身也可以是一个抽象:
public interface TimeObserver{public void update(int hours, int minutes, int seconds); }
为了贴近今天的主题,特意将这个抽象命名为TimeObserver,因为它就是一个观察者,观察数据什么时候改变,然后通知相应的屏幕。
然后就是实现这个抽象:
public class Clock implements TimeObserver{private Screen screen;public Clock(Source source, Screen screen){source.setObserver(this);this.screen = screen;}public void update(int hours, int minutes, int seconds){screen.setTime(hours, minutes, seconds);} }
接着就是将原本引用Clock的地方都改为TimeObserver就行,像是下面这样:
public interface Source{public void setObserver(TimeObserver observer); }
加入这样的抽象的好处非常明显,就是消除我们之前的依赖,也就是通过提供间接层的方式消除依赖的做法,这也是接口的作用。
通过查看代码,我们发现TimeObserver的update()其实就是调用Screen的setTime(),这是因为它必须通知Screen修改显示的时间,那么我们是否可以直接将Screen传递给Source的方法,而不是像之前那样需要TimeObserver?显然我们的测试代码需要进一步修改,修改的地方只有一处:
source.setObserver(screen);
然后是我们的Source:
public class TimeScreen implements TimeObserver{private int hours;private int minutes;private int seconds;public int getHours(){return this.hours;}public int getMinutes(){return this.minutes;}public int getSeconds(){return this.seconds;}public void update(int hours, int minutes, int seconds){this.hours = hours;this.minutes = minutes;this.seconds = seconds;} }
为什么我们一开始会有一个Clock呢?因为我们需要一个邮差,但为什么不让我们的Source直接通知Screen呢?我们经常会犯这样的错误,尤其是在使用接口的时候,认为凡事有个间接层都是好的,都是动态的,其实不然,接口的确是个好东西,但是,该让谁实现这个接口就是一个问题。我们很容易像是上面一样,引入了一个具体类型Clock,而且代码的运行也没有错,它依然能够工作得很好,我们还可以和别人炫耀:看看我的邮差工作得多努力!
如何设计好接口,是面向对象编程中一个很重要的努力方向。
我的个人经验,当然,这经验是微不足道的(面向对象编程经验只有一年OTZ),如果两个类型之间需要进行通信,应该是让它们的抽象之间进行通信,也就是它们各自实现的接口,这样就能消除具体类型的耦合,而且这种通信的方式是以传参的方式进行。这样,我们的对象层次上既保证一定的解耦,又能保证逻辑上的耦合关系的完整。
之前的测试实在是太简单了,只是单独测试一个Screen,现实生活中的情况是非常复杂的,我们很可能需要多个屏幕,而且它们是不同材质,不同地方,这需要增加一个测试:
public void testMultipleScreens(){TimeSource source = new TimeSource();TimeScreen screen = new TimeScreen();source.registerObserver(screen);TimeScreen screen2 = new TimeScreen();source.registerObserver(screen2);source.setTime(3, 4, 5);assertScreenEquals(screen, 3, 4, 5);assertScreenEquals(screen2, 3, 4, 5); } private void assertScreenEquals(TimeSource source, int hours, int minutes, int seconds){assertEquals(hours, screen.getHours());assertEquals(minutes, screen.getMinutes());assertEquals(seconds, screen.getSeconds()); }
我们在Source里增加了一个方法:registerObserver(),正如其名,就是将相关的Screen注册进Source需要通知的名单中,新的Source如:
public interface Source{public void registerObserver(TimeObserver observer); }
接着我们的TimeSource如:
public class TimeSource implements Source{private List<TimeObserver> observers = new ArrayList<TimeObserver>();public void registerObserver(TimeObserver observer){list.add(observer);}public void setTime(int hours, int minutes, int seconds){for(TimeObserver observer : observers){observer.update(hours, minutes, seconds);}} }
我们用ArrayList来作为存储需要通知的Screen的名单,然后在时间更新的时候,逐个通知它们更新自己的时间。
但问题也来了,任何一个Source的实现类都必须实现注册和更新的代码,哪怕它们都是一样的。这样代码的重复性太高了,我们得想办法解决这个问题。
将Source从接口变为类型就可以解决了:
public class Source{private List<TimeObserver> observers = new ArrayList<TimeObserver>();protected void notify(int hours, int minutes, int seconds){for(TimeObserver observer : observers){observer.update(hours, minutes, seconds);}}public void registerObserver(TimeObserver observer){observers.add(observer);} }
然后我们的TimeSource只需要这样:
public class TimeSource extends Source{public void setTime(int hours, int minutes, int seconds){notify(hours, minutes, seconds);} }
我们的派生类型的确是不需要重新写注册和更新的代码,只要调用基类的相关方法就行。
从上面我们可以知道,接口可以为我们提供间接层,减少具体类型的依赖,使得我们的代码更具动态,但是,它会使我们面临代码重复性较高的危险,更可怕的是,它会让我们陷入这样的怪论:"只要能呱呱叫,就是鸭子"。这是面向对象编程的一个经典现象,因为所有实现类都要实现接口规定的方法,而且我们不能阻止非目标类型对该接口的实现。
使用继承可以解决上面的怪论:"只有鸭子才能呱呱叫"。这是继承的本质,它规定的是一种类型,而不是一组行为协定。当然,接口也有自己的对策:将行为协议划分得更细,最好就是一组相关的行为放到一个接口里。前面之所以会出现这样的怪论,是因为程序员可能会这样设计接口:
public interface Duck{public void fly();public void shout(); }
这样的接口就会让人产生误解,正确的接口应该是这样的:
public interface FlyAble{public void fly(); }public interface ShoutAble{public void shout(); }
接口的命名应该是动词,而不是名词,因为它规定的是一组行为协议。
但继承也存在自己的问题:"不是所有的鸭子都会呱呱叫",有些鸭子可能不会叫,但是它们是有方法可以呱呱叫的,这就会出现错误。
所以,使用继承解决问题的时候,我们必须明确一点:派生类能从基类中继承的职责到底是什么?
在这里,很明确的就是,我们的Source根本就没有必要理会注册和更新的行为,它本来应该只知道时间而已。于是,我们需要将这部分的职责从Source中移除。
使用委托是一个不错的选择:
public class TimeNotify{private List<TimeObserver> observers = new ArrayList<TimeObserver>();public void registerObserver(TimeObserver observer){list.add(observer);}public void setTime(int hours, int minutes, int seconds){for(TimeObserver observer : observers){observer.update(hours, minutes, seconds);}} } public class TimeSource implements Source{private TimeNotify notify = new TimeNotify();public void registerObserver(TimeObserver observer){notify.registerObserver(observer);}public void setTime(int hours, int minutes, int seconds){notify.notify(hours, minutes, seconds);} }
public class TimeNotify{private List<TimeObserver> observers = new ArrayList<TimeObserver>();public void registerObserver(TimeObserver observer){list.add(observer);}public void setTime(int hours, int minutes, int seconds){for(TimeObserver observer : observers){observer.update(hours, minutes, seconds);}} } public class TimeSource implements Source{private TimeNotify notify = new TimeNotify();public void registerObserver(TimeObserver observer){notify.registerObserver(observer);}public void setTime(int hours, int minutes, int seconds){notify.notify(hours, minutes, seconds);} }
public class TimeNotify{private List<TimeObserver> observers = new ArrayList<TimeObserver>();public void registerObserver(TimeObserver observer){list.add(observer);}public void setTime(int hours, int minutes, int seconds){for(TimeObserver observer : observers){observer.update(hours, minutes, seconds);}} } public class TimeSource implements Source{private TimeNotify notify = new TimeNotify();public void registerObserver(TimeObserver observer){notify.registerObserver(observer);}public void setTime(int hours, int minutes, int seconds){notify.notify(hours, minutes, seconds);} }
使用委托是增加了一个间接层,专门用于负责注册和更新的具体实现,而我们的Source只要调用它的相应方法就行。
哦,间接层怎么又来了!明明开头我们消除了一个邮差,现在又来了个新的邮差!!此邮差非彼邮差。之前的邮差是因为我们的Source的具体类型要持有一个邮差的引用才能通知Screen的具体类型,但是事实就是Source的具体类型应该可以直接通知Screen的具体类型,这是职责的分离。但这里我们是职责过分集中在一个类型中,所以需要通过间接层将职责分离出去。
我们知道,这样的解释实在是太模糊了!同样是邮差,为什么一个邮差要被赶走,另一个邮差却要被雇佣,而且评价甚高!!这不公平!!!仔细想想它们的工作就知道了,之前的邮差它负责的工作是更新数据,而且还是命令Screen更新!!这就是冗余,所以它才会被赶走,但是现在这个邮差却负责了新的工作:通知Screen更新数据和注册新的Screen,Source的工作仅仅是命令它做事而已。这样辛苦工作的邮差怎么可能被炒呢!!
现在的我们已经将整个观察者实现出来了,只要将Source改为TimeSubject就行,因为在观察者模式中,被观察的就是Subject,而java中习惯的命名方式是TimeObservable。我们这里采用的是"推模型",也就是通过把数据传给notify和update方法从而把数据从Subject推给观察者Observer,而另一种方式"拉模型"是Observer在收到更新消息后,查询Subject得到。该使用哪种方式,就在于Observer是否知道是哪个Subject发生变化(Subject可以是多个),如果确定的话,可以使用"拉模型",否则使用"推模型"比较方便。
下面就是观察者模式的大概UML图:
观察者模式是一个非常好用的设计模式,它应用的范围非常广泛,解决了很多设计问题,而且存在各种变形,但万变不离其宗,只要我们谨记模式的意图,就能在我们毫无头绪的时候指点迷津,尤其是在一开始设计类的时候,如果画一下UML图,就会发现我们可以用观察者模式来解决这个问题。
转载于:https://www.cnblogs.com/wenjiang/p/3149990.html
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