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2273观察者模式

Observer 模式的定义:该模式定义了对象之间的一对多依赖关系,Subject 对象是一,Observer 对象是多。当 Subject 对象的状态发生改变时,所有依赖于该 Subject 对象的 Observer 对象都会得到通知并且自动更新

仔细分析定义,要精确理解观察者模式主要注意三点:

1.定义了对象间的一对多依赖关系;

2.当 Subject 对象的状态发生改变时,所有依赖于该 Subject 对象的 Observer 对象都会得到通知;

3.Observer 对象得到通知后,会自动更新,而不是被动;

其它的所有点都是细枝末节,由具体业务需求来决定。比如:

1. Subject 角色是应该定义成类?比如 内置的 java.util.Observable;还是应该定义成接口,以规避Java不支持多重继承的问题?比如《Head First 设计模式》中的推荐作法。

2.应该在什么时候订阅主题(或者说注册观察者)?是实例化观察者对象的同时?比如贴主的示例;还是由客户自主决定?比如此贴的第一篇分享笔记。

3.是否应该实现取消订阅功能(或者说取消注册)?

4.主题对象通知观察者时,是否携带消息?换句话说,是“推”消息?如贴主示例;还是“拉”消息?

5.是否支持多线程?

2272观察者模式

用 C# 实现了示例并优化了一下:

Subject.cs

public class Subject
{
    private readonly List<Observer> _observers = new List<Observer>();

    private int _state;

    public int State
    {
        get => _state;
        set
        {
            _state = value;
            NotifyAllObservers();
        }

    }

    public void AddObserver(Observer observer)
    {
        observer.Subject = this;
        _observers.Add(observer);
    }

    public void NotifyAllObservers() => _observers.ForEach(o => o.Update());
}

Observer.cs

public abstract class Observer
{
    public Subject Subject;
    
    public abstract void Update();
}

BinaryObserver.cs

public class BinaryObserver:Observer
{
    public BinaryObserver()
    {
        
    }
    public BinaryObserver(Subject subject)
    {
        subject.AddObserver(this);
    }
    public override void Update()
    {
        Console.WriteLine($"Binary String: {Convert.ToString(Subject.State, 2)}");
    }
}

OctalObserver.cs

public class OctalObserver:Observer
{
    public OctalObserver()
    {
        
    }
    public OctalObserver(Subject subject)
    {
        subject.AddObserver(this);
    }

    public override void Update()
    {
        Console.WriteLine($"Octal  String: {Convert.ToString(Subject.State, 8)}");
    }
}

HexaObserver.cs

public class HexaObserver:Observer
{
    public HexaObserver()
    {
        
    }
    public HexaObserver(Subject subject)
    {
        subject.AddObserver(this);
    }
    public override void Update()
    {
        Console.WriteLine($"Hex   String: {Convert.ToString(Subject.State, 16)}");
    }
}

Demo.cs

public void NumberChange()
{
    Subject subject1 = new Subject();
    new BinaryObserver(subject1);
    new OctalObserver(subject1);
    new HexaObserver(subject1);
    Console.WriteLine("1 state=15");
    subject1.State = 15;
    Console.WriteLine("1 state=10");
    subject1.State = 10;

    Subject subject2 = new Subject();
    subject2.AddObserver(new BinaryObserver());
    subject2.AddObserver(new OctalObserver());
    subject2.AddObserver(new HexaObserver(subject1));
    Console.WriteLine("2 state=15");
    subject1.State = 15;
    Console.WriteLine("2 state=10");
    subject1.State = 10;
}

2271观察者模式

观察者模式,我理解的就是观察者订阅被观察者的状态,当被观察者状态改变的时候会通知所有订阅的观察者的过程。所以以下这种写法会不会更加容易理解一些呢?

观察者接口:

public abstract class Observer {    
    public abstract void update(String msg);
}

第一个观察者:

public class F_Observer extends Observer {
    public void update(String msg) {
        System.out.println(F_Observer.class.getName() + " : " + msg);
    }
}

第二个观察者:

public class S_Observer extends Observer {
    public void update(String msg) {
        System.out.println(S_Observer.class.getName() + " : " + msg);
    }
}

第三个观察者:

public class T_Observer extends Observer {
    public void update(String msg) {
        System.out.println(T_Observer.class.getName() + " : " + msg);
    }
}

被观察者:

public class Subject {        
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();    //状态改变    
    public void setMsg(String msg) {        
        notifyAll(msg);    
    }   
     //订阅    
    public void addAttach(Observer observer) {        
        observers.add(observer);    
    }    
    //通知所有订阅的观察者    
    private void notifyAll(String msg) {        
        for (Observer observer : observers) {            
            observer.update(msg);        
        }   
    }
}

使用方法:

public class Main {    
    public static void main(String[] args) {        
        F_Observer fObserver = new F_Observer();        
        S_Observer sObserver = new S_Observer();        
        T_Observer tObserver = new T_Observer();                
        Subject subject = new Subject();        
        subject.addAttach(fObserver);        
        subject.addAttach(sObserver);        
        subject.addAttach(tObserver);                
        subject.setMsg("msg change");    
    }
}
运行结果:test.F_Observer : msg changetest.S_Observer : msg changetest.T_Observer : msg change

2270中介者模式

上面的缺失类中介实现类:

public class Mediator extends AbstractMediator {
    public Mediator(AbstractCardPater a, AbstractCardPater b){
        super(a, b);
    }

    @Override
    public void AWin(int money, AbstractCardPater abstractCardPater) {
        A.Money += money;
        int tmp = abstractCardPater.getMoney() - money;
        abstractCardPater.setMoney(tmp);
    }

    @Override
    public void BWin(int money, AbstractCardPater abstractCardPater) {
        B.Money += money;
        int tmp = abstractCardPater.getMoney() - money;
        abstractCardPater.setMoney(tmp);
    }
}

还有上面的 main() 函数逻辑有问题 A.ChangeMoney(5, B, mediator); 应该加输方。

2269中介者模式

什么是中介者模式?

在现实生活中,有很多中介者模式的身影,例如QQ游戏平台,聊天室、QQ群、短信平台和房产中介。不论是QQ游戏还是QQ群,它们都是充当一个中间平台,QQ用户可以登录这个中间平台与其他QQ用户进行交流,如果没有这些中间平台,我们如果想与朋友进行聊天的话,可能就需要当面才可以了。电话、短信也同样是一个中间平台,有了这个中间平台,每个用户都不要直接依赖与其他用户,只需要依赖这个中间平台就可以了,一切操作都由中间平台去分发。

中介者模式,定义了一个中介对象来封装一系列对象之间的交互关系。中介者使各个对象之间不需要显式地相互引用,从而使耦合性降低,而且可以独立地改变它们之间的交互行为。

设计思路及代码实现:

以现实生活中打牌的例子来实现下中介者模式。打牌总有输赢,对应的则是货币的变化,如果不用中介者模式的话,实现如下:

/// <summary>
/// 抽象牌友类
/// </summary>
public abstract class AbstractCardPartner
{
    public int Money { get; set; }
 
    public abstract void ChangeMoney(int money, AbstractCardPartner other);
}
 
/// <summary>
/// 牌友A
/// </summary>
public class PartnerA : AbstractCardPartner
{
    public override void ChangeMoney(int money, AbstractCardPartner other)
    {
        Money += money;
        other.Money -= money;
    }
}
 
/// <summary>
/// 牌友B
/// </summary>
public class PartnerB : AbstractCardPartner
{
    public override void ChangeMoney(int money, AbstractCardPartner other)
    {
        Money += money;
        other.Money -= money;
    }
}
 
/// <summary>
/// 调用
/// </summary>
/// <param name="args"></param>
static void Main(string[] args)
{
    AbstractCardPartner A = new PartnerA();
    A.Money = 20;
    AbstractCardPartner B = new PartnerB();
    B.Money = 20;
 
    // A赢了B的钱减少
    A.ChangeMoney(5, B);
    Console.WriteLine("A 现在的钱是:{0}", A.Money); // 应该是25
    Console.WriteLine("B 现在的钱是:{0}", B.Money); // 应该是15
 
    // B赢了A的钱减少
    B.ChangeMoney(10, A);
    Console.WriteLine("A 现在的钱是:{0}", A.Money); // 应该是15
    Console.WriteLine("B 现在的钱是:{0}", B.Money); // 应该是25
 
    Console.ReadLine();
}

这样的实现确实解决了上面场景中的问题,并且使用了抽象类使具体牌友A和牌友B都依赖于抽象类,从而降低了同事类之间的耦合度。但是如果其中牌友A发生变化时,此时就会影响到牌友B的状态,如果涉及的对象变多的话,这时候某一个牌友的变化将会影响到其他所有相关联的牌友状态。例如牌友A算错了钱,这时候牌友A和牌友B的钱数都不正确了,如果是多个人打牌的话,影响的对象就会更多。这时候就会思考——能不能把算钱的任务交给程序或者算数好的人去计算呢,这时候就有了我们QQ游戏中的欢乐斗地主等牌类游戏了。

进一步完善的方案,即加入一个中介者对象来协调各个对象之间的关联,这也就是中介者模式的应用了,具体完善后的实现代码如下所示:

/// <summary>
/// 抽象牌友类
/// </summary>
public abstract class AbstractCardPartner
{
    public int Money { get; set; }
 
    public abstract void ChangeMoney(int money, AbstractMediator mediator);
}
 
/// <summary>
/// 牌友A
/// </summary>
public class PartnerA : AbstractCardPartner
{
    public override void ChangeMoney(int money, AbstractMediator mediator)
    {
        mediator.AWin(money);
    }
}
 
/// <summary>
/// 牌友B
/// </summary>
public class PartnerB : AbstractCardPartner
{
    public override void ChangeMoney(int money, AbstractMediator mediator)
    {
        mediator.BWin(money);
    }
}
 
/// <summary>
/// 抽象中介者类
/// </summary>
public abstract class AbstractMediator
{
    protected AbstractCardPartner A;
    protected AbstractCardPartner B;
 
    public AbstractMediator(AbstractCardPartner a, AbstractCardPartner b)
    {
        A = a;
        B = b;
    }
 
    public abstract void AWin(int money);
    public abstract void BWin(int money);
}
 
/// <summary>
/// 调用
/// </summary>
/// <param name="args"></param>
static void Main(string[] args)
{
    AbstractCardPartner A = new PartnerA();
    AbstractCardPartner B = new PartnerB();
    A.Money = 20;
    B.Money = 20;
 
    AbstractMediator mediator = new MediatorPater(A, B);
 
    // A赢了
    A.ChangeMoney(5, mediator);
    Console.WriteLine("A 现在的钱是:{0}", A.Money); // 应该是25
    Console.WriteLine("B 现在的钱是:{0}", B.Money); // 应该是15
 
    // B赢了
    B.ChangeMoney(10, mediator);
    Console.WriteLine("A 现在的钱是:{0}", A.Money); // 应该是15
    Console.WriteLine("B 现在的钱是:{0}", B.Money); // 应该是25
 
    Console.ReadLine();
}

在上面的实现代码中,抽象中介者类保存了两个抽象牌友类,如果新添加一个牌友类似时,此时就不得不去更改这个抽象中介者类。可以结合观察者模式来解决这个问题,即抽象中介者对象保存抽象牌友的类别,然后添加Register和UnRegister方法来对该列表进行管理,然后在具体中介者类中修改AWin和BWin方法,遍历列表,改变自己和其他牌友的钱数。这样的设计还是存在一个问题——即增加一个新牌友时,此时虽然解决了抽象中介者类不需要修改的问题,但此时还是不得不去修改具体中介者类,即添加CWin方法,我们可以采用状态模式来解决这个问题,关于状态模式的介绍将会在下一篇进行介绍。

中介者模式的优缺点

优点:

  • 简化了对象之间的关系,将系统的各个对象之间的相互关系进行封装,将各个同事类解耦,使得系统变为松耦合。
  • 提供系统的灵活性,使得各个同事对象独立而易于复用。

缺点:

  • 中介者模式中,中介者角色承担了较多的责任,所以一旦这个中介者对象出现了问题,整个系统将会受到重大的影响。
  • 新增加一个同事类时,不得不去修改抽象中介者类和具体中介者类,此时可以使用观察者模式和状态模式来解决这个问题。

中介者模式的适用场景

以下情况下可以考虑使用中介者模式:

  • 一组定义良好的对象,现在要进行复杂的相互通信。
  • 想通过一个中间类来封装多个类中的行为,而又不想生成太多的子类。