观察者模式之气象监测站实例演示（一）

最近在阅读HEAD+FIRST+设计者模式时，认为其中的事例非常有趣，于是希望在看的过程中，跟随书直接将代码演示，增进理解。同时将一些内容放到自己的博客中，方便日后查阅，或者其他小伙伴们看。

观察者模式要点：

1、观察者模式定义了对象之间一对多的关系

2、主题（也就是可观察者）用一个共同的接口来更新观察者

3、观察者和可观察者之间用松耦合方式结合（loosecoupling）,可观察者不知道观察者的细节，只知道观察者实现了观察者接口

4、使用此模式时，你可从被观察者推（push）或拉（get）数据（然而，推的方式被认为更“正确”）。

5、有多个观察者时，不可以依赖特定的通知次序。

6、Java有多种观察者模式的实现，包括了通用的Java.util.Observable。

7、要注意Java.util.Observable实现上所带来的一些问题

8、如果有必要的话，可以实现自己的Observable，这并不难，不要害怕

9、Swing大量使用观察者模式，许多GUI框架也是如此。

10、此模式也被应用在许多地方，例如：JavaBeans、RMI。

观察者模式实例讲解以一个工作合约开始：

恭喜贵公司获选为敝公司建立下一代Internet气象观测站！该气象站必须建立在我们专利申请中的WeatherData对象上，由WeatherData对象负责追踪目前的天气状况（温度、湿度、气压）。我们希望贵公司能建立一个应用，有三种布告板，分别显示目前的状况、气相统计以及简单的预报。当WeatherData对象获得最新的测量数据时，是那种布告板必须实时更新。

而且这是一个可扩展的气象站，weather-o-Rama气象站希望公布一组API，好让其他开发人员可以写出自己的气象布告板，并插入此应用中。我们希望贵公司能提供这样的API。

weather-o-Rama气象站有很好的的商业运营模式：一旦客户上钩，他们使用每个布告板都要付钱。最好的部分就是，为了感谢贵公司建立此系统，我们将以公司的认股权支付你。

需求分析：

如上描述了客户的需求，经过分析：

WeatherData对象知道如何跟物理气象站联系，以取得更新的数据。weatherData对象取得数据，并更新三个布告板。

WeatherData对象有三个方法，getTemperature()、getHumidity()、getPressure() 方法分别获取这些值，

mentsChanged（）方法可以通知外界，数值发生变化了！而我们的代码就要在该方法中被调用

当前已知环境：

1、WeatherData 类具有getter方法，可以取得测量值：温度、湿度与气压

2、当新的测量数据备妥时，measurementsChanged()方法就会被调用（我们不在乎此方法是如何被调用的，我们只在乎它被调用了）。

3、我们需要实现三个使用天气数据的布告板：“目前状况“布告、”气相统计”布告、“天气预报”布告。一旦WeatherData有新的测量，这些布告必须马上更新。

4、此系统必须可扩展，让其他开发人员建立定制的布告板，用户可以随心所欲地添加或删除任何布告板，目前初始的布告板有三类：“目前状况”布告、“气象监测”布告、“天气预告”布告

先简单以一个不妥的方案来简单示意一下，之后再提供完整的设计

    //不妥方案示例public void measurementsChanged(){float temp=getTempreture();int hum=getHumidity();float pressure=getPressure();CurrentConditionsDisplay.update(temp,hum,pressure);ForeCastConditionDisplay.update(temp,hum,pressure);SatisfyConditionDisplay.update(temp,hum,pressure);}

如上发现，该设计存在多种问题，代码移植困难，不具备可扩展性。按照“变化的进行封装”、“针对接口编程而不是实现编程”的原则，经过仔细分析，按照基本设计原则进行修改调整，最终完成，发现其符合观察者模式的条件：

1、气象数据对策和布告板具备一对多的关系，并且后者紧密依赖前者

2、一个气象数据对象掌握者某些数据状态的变化情况，而布告板需要这些状态值

3、布告板可能有多种类型，但是有一些基本的特征，即他们都需要调用数据更新的方法。

4、布告板需要实时地关注该对象

（如上理解只是个人理解，描述不恰当的地方还请指正）

鉴于各种原因，先贴上代码

package com.example.zhouxueli.myapplication.ObserverDesign;public interface Subject {
/**
* 观察者模式中的主题，
* 观察者模式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受到通知并自动更新，而此处的subject就是其中的一，
* 此处的主题接口，对象使用此接口注册为观察者，或者把自己从观察者中删除
*
* 一个具体主题总是实现主题接口，除了注册和撤销方法之外，具体主题还实现了
* notifyObservers(_)方法，此方法用于在状态改变是更新所有当前观察者
*
* 具体主题也可能有设置和获取状态的方法（稍后会进一步讨论）
* *///某对象（观察者）可以通过该方法，将自己注册为该主题的观察者void registerObserver(Observer observer);//某观察者可以通过该方法，将自己从该主题的观察者中解除void removeObserver(Observer observer);//该方法用于主题通知其观察者们某方法发生了变化void notifyObservers();
}

package com.example.zhouxueli.myapplication.ObserverDesign;public interface Observer {/*** 观察者模式中的观察者* 每个主题可以有许多观察者* 所有潜在观察者必须实现观察者接口，这个接口只有update（）一个方法，当主题状态改变时它被调用* 具体的观察者可以是实现此接口的任意类。观察者必须注册具体主题，以便接收更新*//*** 想要将自己作为Subject的观察者，则必须实现该接口，* 因为subject 只能通过该方法通知观察者某数据发生变化*/void update(float temp,int humidity,float pressure);
}

package com.example.zhouxueli.myapplication.ObserverDesign;public interface DisplayElement {/**该方法为无关紧要的方法，用于更形象地辅助描述观察者模式，* 该方法和观察者模式无任何关系，只是让读者更生动深入现场* 以更接近实战开发*/void show();
}

package com.example.zhouxueli.myapplication.ObserverDesign;import java.util.ArrayList;public class WeatherDataSubject implements Subject {/*** 气象监测对象  该类演示了观察者模式中的主题角色* 因为该类持有气温、气压等状态值的控制权（可以获取改状态值，提供给其他公告板）* 当气温、气压发生变化时，该气象监测对象会通知其他用于显示气温、气压内容的对象该值发生* 了变化，各个展示系统或者其他应用到该数据的对象据此自行进行相应处理，比如展示新的* 气温、气压值* 该*///加上一个ArrayList 来记录观察者，此ArrayList是在构造器中建立的private ArrayList observers;//如下表示三个可变的状态值，该值会动态变化，subject在如下三个值//发生变化时会告知其观察者们private float tempreture;private int humidity;private float pressure;public WeatherDataSubject(){observers = new ArrayList();}/*** subject 可用此方法 将某个对象作为自己的观察者* @param Observer 一个实现了观察者接口的具体观察者对象** */@Overridepublic void registerObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}/*** subject 可将某个观察者从自己的观察者对象列表中移除* @param Observer 一个实现了观察者接口的具体观察者对象** */@Overridepublic void removeObserver(Observer observer) {int i = observers.indexOf(observer);if (i >= 0){observers.remove(i);}observers.remove(observer);}/*** 主题subject通过该方法通知其所有观察者某数据发生变化了* 我们把状态高速每一个观察者，因为观察者都实现了update（）* 所以我们知道如何通知它们。* */@Overridepublic void notifyObservers() {for (int i = 0; i < observers.size();i++){Observer observer = (Observer) observers.get(i);observer.update(tempreture, humidity, pressure);}}/**当气象站检测设备检测到变化时，会通过该方法通知我们气象站* */public void measurementsChanged(){/**当该值发生变化时，主题subject可以在此通知观察者们，*/notifyObservers();}//我们现在只能通过该方法，模拟从检测装置中读取到实际的气象数据，//设置值也就相当于气温等监测装置发现气温发生了变化，同时会告知我们//(事实上，真实的检测装置也就是这么工作的）public void setMeasurements(float tempreture,int humidity,float pressure){this.tempreture = tempreture;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;//气温等发生了变化，通过如下方法告知主题，主题发现气温变化了，//通知所有的观察者们，//你可能会问，为什么该装置不直接跨过主题告诉观察者们，//因为该对象就是气象监测装置监测到数据时发送给我们的measurementsChanged();}}

//公告板，观察者模式中的观察者之一，即可能还有n多个类似的公告板//该公告板一方面要作为天气数据主题的观察者，同时为了展示出来，//需要有方法进行展示出来，告知人类。因为可能有n多个公告板，每个//公告板可能略有差异，但是展示这个方法是必须有的，所以我们将展示//的公用方法抽取出来，作为接口，即，是公告必须具备的功能就是展示private float tempreture;private int humidity;private float pressure;private Subject weatherData;/**构造器需要weatherData对象（也就是主题）作为注册之用*/public  CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData){this.weatherData = weatherData;weatherData.registerObserver(this);}//只是把最近的温度展示出来@Overridepublic void show() {System.out.println("Current conditions: "+tempreture+",F degrees and"+humidity+"% humidity");}@Overridepublic void update(float temp, int humidity, float pressure) {//我们把温度和湿度保存起来，然后调用展示数据的方法this.tempreture = temp;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;show();}

为了看出效果，模拟有三块公告板，只有show()方法不一样

package com.example.zhouxueli.myapplication.ObserverDesign;public class ForeCastConditionDisplay implements Observer,DisplayElement{//公告板，观察者模式中的观察者之一，即可能还有n多个类似的公告板//该公告板一方面要作为天气数据主题的观察者，同时为了展示出来，//需要有方法进行展示出来，告知人类。因为可能有n多个公告板，每个//公告板可能略有差异，但是展示这个方法是必须有的，所以我们将展示//的公用方法抽取出来，作为接口，即，是公告必须具备的功能就是展示private float tempreture;private int humidity;private float pressure;private Subject weatherData;/**构造器需要weatherData对象（也就是主题）作为注册之用*/public ForeCastConditionDisplay(Subject weatherData){this.weatherData = weatherData;weatherData.registerObserver(this);}//只是把最近的气压展示出来，这是和另一个公告板不一样的地方@Overridepublic void show() {System.out.println("Current conditions: "+tempreture+",P pressure and"+pressure+"% pressure");}@Overridepublic void update(float temp, int humidity, float pressure) {//我们把温度和湿度保存起来，然后调用展示数据的方法this.tempreture = temp;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;show();}
}

package com.example.zhouxueli.myapplication.ObserverDesign;public class SatisfyConditionDisplay implements Observer,DisplayElement {//公告板，观察者模式中的观察者之一，即可能还有n多个类似的公告板//该公告板一方面要作为天气数据主题的观察者，同时为了展示出来，//需要有方法进行展示出来，告知人类。因为可能有n多个公告板，每个//公告板可能略有差异，但是展示这个方法是必须有的，所以我们将展示//的公用方法抽取出来，作为接口，即，是公告必须具备的功能就是展示private float tempreture;private int humidity;private float pressure;private Subject weatherData;/**构造器需要weatherData对象（也就是主题）作为注册之用*/public  SatisfyConditionDisplay(Subject weatherData){this.weatherData = weatherData;weatherData.registerObserver(this);}//只是把最近的温度展示出来@Overridepublic void show() {if (75 == pressure){System.out.print("now ,it is the satisyfyPressure");}else{System.out.print("please adjust the pressure to satisfy pressure");}}@Overridepublic void update(float temp, int humidity, float pressure) {//我们把温度和湿度保存起来，然后调用展示数据的方法this.tempreture = temp;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;show();}
}

创建将他们一起连接起来的测试类气象站类

package com.example.zhouxueli.myapplication.ObserverDesign;public class WeatherStation {public static void main(String[] args){//气象站需要首先建立一个WeaterDataSubject对象WeatherDataSubject weatherDataSubject=new WeatherDataSubject();//建立三个布告板，将weatherDataSubject对象传给它CurrentConditionsDisplay currentConditionsDisplay=new CurrentConditionsDisplay(weatherDataSubject);ForeCastConditionDisplay foreCastConditionDisplay =new ForeCastConditionDisplay(weatherDataSubject);SatisfyConditionDisplay satisfyConditionDisplay=new SatisfyConditionDisplay(weatherDataSubject);//如下为模拟几项气象监测值，每次发生变化，会通知给气象监测对象weatherDataSubject.setMeasurements(80,65,30.4f);weatherDataSubject.setMeasurements(82,70,29.3f);weatherDataSubject.setMeasurements(78,90,28.2f);}
}

如上，完全根据我们的理解，和对Java基本代码的使用进行了创建，在jdk内部，其实有内置的处理该问题的方案，即Observalbe 和 Observer ，后面我将具体代码贴上。

注：

1、收到评论，说本部分代码拷贝测试时发现问题，经本人自测，发现该部分代码直接粘贴时，可能因为引用包错误的问题，导致编译出错。原因是，如上部分是我们自行推导的解决方案，其中的Observer Subject等接口，在当前jdk中都有实现。所以在使用该接口，需要导入包时，特别注意，要保证导入这几个接口的相应包是我们自定义的包，而非java.util.包中的Subject 或者Observer。

2、但下部分，即引入jdk自身为了解决该类问题的解决方案。以此处开始区分，前后使用的接口来源注意区分。

二、jdk中的观察者模式体现：

1、Observable 是一个类，而不是一个接口，这点是与上面subject不同的。Observable类追踪所有的观察者，并通知他们。

Observer 接口其实就是上面的observer。

2、那如何把对象变成观察者。。。。

如同以前一样，实现观察者接口（Java.util.Observer），然后调用任何Observer对象的addObserver（）方法。不想当观察者时，调用deleteObserver（）方法就可以了。

3、可观察者如何送出通知。。。

首先，你需要利用扩展Java.util.Observerable 接口产生可观察者类，然后，需要两个步骤：

步骤一：先调用setChanged()方法，标记状态已经改变的事实。

步骤二：然后调用两种notifyObservers()方法中的一个：

notifyObservers() 或 notifyObservers(Object arg)

4、观察者如何接收通知。。。

同以前一样，观察者实现了更新的方法，但是方法的签名不太一样：

update( Observers o ,Object arg); //当通知时，此版本可以传送任何的数据对象给每一个观察者

如果你想推送数据给观察者，你可把数据当做数据对象传送给notifyObservers(Object arg) 方法。否则，观察者就必须从可观察者中拉数据。

5、实例演示下：

其他方法基本不变，只是将原来的主题和观察者两个类换一下，测试方法，更改下类名即可。

package com.example.zhouxueli.myapplication.ObserverDesign;import java.util.Observable;public class WeatherData extends Observable {private float tempreture;private int humidity;private float pressure;//我们不再需要追踪观察者了，也不需要管理注册与删除（让超类代劳即可）//所以我们把注册、添加、通知的相关代码删除public WeatherData(){ }public void measurementsChanged(){//setChanged()方法可以让你在更新观察者时，有更多的弹性，你可以更适当地通知//观察者。比如，我们在这个例子中，可以考虑增加温度变化一度时才发出通知，否则//不通知的逻辑，避免温度变化梯度太小，导致通知过于频繁，通信繁忙的问题setChanged();//此处没有使用携带数据包的方法，说明我们采用拉的方法，而不是推的方法//也就是说，后面的getter（）方法将更有意义（相对于推送，用户不会调用getter方法来说notifyObservers();}public void setMeasurements(float tempreture,int humidity,float pressure){this.tempreture = tempreture;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;//当检测数据发生变化时，会告诉可观察者对象measurementsChanged();}public float getTempreture() {return tempreture;}public int getHumidity() {return humidity;}public float getPressure() {return pressure;}
}

package com.example.zhouxueli.myapplication.ObserverDesign;import java.util.Observable;
import java.util.Observer;public class Current2ConditionDisplay implements Observer,DisplayElement {private Observable observable;private float tempreture;private int humidity;private float pressure;@Overridepublic void update(Observable o, Object arg) {if (arg instanceof WeatherData){    //首先判断类型是否正确，然后采取拉的方式，获取值WeatherData weatherData = (WeatherData) arg;this.tempreture =((WeatherData) arg).getTempreture();this.humidity = ((WeatherData) arg).getHumidity();this.pressure = ((WeatherData) arg).getPressure();show(); //最后调用展示的方法，该方法只为辅助，让大家更容易接受和理解}}@Overridepublic void show() {System.out.println("now, the tempreture:"+tempreture+",the humidity: "+humidity+",the pressure:"+pressure);}
}

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