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前言

Github：https://github.com/HealerJean

博客：http://blog.healerjean.com

一、观察者模式（Observer Pattern）

1. 模式概述

观察者模式 是一种 行为型设计模式，它定义了对象之间 一对多的依赖关系，当一个对象（被观察者）的状态发生改变时，所有依赖于它的对象（观察者）都会 自动收到通知并更新。

核心思想：“发布-订阅”机制 —— 被观察者不关心谁在听，只负责广播；观察者不主动拉取，只被动响应。

观察者模式 = 状态驱动 + 自动通知

  • 它不是“轮询检查”，而是“事件驱动”——让系统具备 响应式能力。

类比理解：

  • 微信公众号：你关注（订阅）某个号，它一发新文章，你就收到推送；
  • 天气预报系统：气象站数据更新 → 自动通知所有显示屏、手机 App、网站；
  • 股票价格变动：股价变化 → 所有盯盘软件实时刷新。

2. 使用场景

观察者模式适用于以下情况：

  • 一个对象的 状态变化需要通知多个其他对象；
  • 对象之间存在 松耦合的“发布-订阅”关系；
  • 需要 动态增删监听者（如插件系统、事件总线）；
  • 希望 避免硬编码调用链（如 A 改变 → B/C/D 自动响应）。

典型应用：

  • GUI 事件处理（按钮点击 → 多个监听器响应）；
  • Spring 的 ApplicationEventPublisher；
  • 消息队列（Producer → Broker → Multiple Consumers）；
  • 游戏中的成就系统（击杀敌人 → 触发成就 + 计分 + 音效）。

3. 示例程序：用户登录事件通知（优化版）

1）观察者接口 UserObserver

/**
 * 观察者接口（Observer）
 */
public interface UserObserver {
    void update(User user);
}

2）被观察者类 User

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

/**
 * 被观察者（Subject）
 * 管理观察者列表，并在状态变化时通知
 */
public class User {
    private String name;
    private String password;

    // 观察者列表（支持多个）
    private final List<UserObserver> observers = new ArrayList<>();

    // 注册观察者
    public void addObserver(UserObserver observer) {
        observers.add(observer);
    }

    // 移除观察者
    public void removeObserver(UserObserver observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    // 通知所有观察者
    private void notifyObservers() {
        for (UserObserver observer : observers) {
            observer.update(this);
        }
    }

    // 登录操作（状态变更点）
    public void login(String name, String password) {
        this.name = name;
        this.password = password;
        System.out.println("正在登陆的用户为：" + name + "，密码为：" + password);

        // 状态已更新，通知所有观察者
        notifyObservers();
    }

    // Getter（供观察者读取状态）
    public String getName() { return name; }
    public String getPassword() { return password; }
}

3）具体观察者

a、日志观察者

public class LoggingObserver implements UserObserver {
    @Override
    public void update(User user) {
        System.out.println("[日志] 监听到用户登录: " + user.getName());
    }
}

b、安全审计观察者

public class SecurityAuditObserver implements UserObserver {
    @Override
    public void update(User user) {
        System.out.println("[安全] 记录登录事件: " + user.getName() + " at " + System.currentTimeMillis());
    }
}

4）客户端测试 Main

  • 支持 任意数量观察者；
  • 观察者 无需知道彼此存在；
  • 新增观察者（如 EmailObserver）无需修改 User 类。
/**
 * 客户端（Client）
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        User user = new User();

        // 注册多个观察者
        user.addObserver(new LoggingObserver());
        user.addObserver(new SecurityAuditObserver());

        // 触发登录（状态变更）
        user.login("healerjean", "password");
    }
}

输出：

正在登陆的用户为：healerjean，密码为：password
[日志] 监听到用户登录: healerjean
[安全] 记录登录事件: healerjean at 1700000000000

5）模式角色

  • 被观察者 持有观察者集合（非单个）；
  • 通知时 遍历所有观察者，调用其 update() 方法。
角色 职责 示例
Subject（被观察者/目标） 管理观察者列表，提供注册/注销接口，状态变更时通知所有观察者 User / Observable
Observer（观察者接口） 定义更新接口，供被观察者回调 UserObserver
ConcreteSubject（具体被观察者） 存储状态，状态变化时触发通知 User
ConcreteObserver（具体观察者） 实现更新逻辑，响应状态变化 LoggingObserver, EmailObserver

4. FQA

1）模式优点

  • 松耦合：被观察者与观察者之间无直接依赖；
  • 支持广播通信：一对多通知天然支持；
  • 动态订阅：运行时可增删观察者；
  • 符合开闭原则：新增观察者无需修改被观察者。

2）注意事项

  • 内存泄漏风险：若未及时 removeObserver，观察者可能无法被GC；
  • 通知顺序不确定：观察者执行顺序不可控（需额外排序）；
  • 性能问题：大量观察者或高频通知可能导致卡顿；
  • 异常传播：一个观察者抛异常可能中断后续通知（建议 try-catch 隔离）。

3）观察者模式 vs 访问者模式

对比维度 观察者模式（Observer） 访问者模式（Visitor）
目的 状态变化时自动通知依赖对象 将操作从数据结构中分离，集中处理
触发方式 被观察者主动通知（事件驱动） 客户端主动调用访问（请求驱动）
核心关系 一对多（1 subject → N observers） 一对一访问，遍历多个元素
谁持有谁引用 被观察者持有观察者列表 元素持有访问者接口；访问者知道所有元素类型
扩展新行为 ✅ 极易（加一个 Observer） ✅ 极易（加一个 Visitor）
扩展新元素 ✅ 容易 ❌ 困难（需改所有 Visitor）
典型场景 事件系统、消息通知、GUI 监听 编译器 AST 遍历、报表导出、结构计算
关键词 监听、通知、订阅 访问、遍历、处理