编辑“︁Java观察者模式”︁

{{Note|本文是[[Java设计模式]]系列的一部分，重点讲解'''观察者模式'''（Observer Pattern）的核心概念、实现方式及应用场景。}}

== 介绍 ==
'''观察者模式'''是一种行为设计模式，用于在对象之间建立一对多的依赖关系，使得当一个对象（称为'''主题'''或'''被观察者'''）状态改变时，所有依赖它的对象（称为'''观察者'''）都会自动收到通知并更新。该模式广泛应用于事件处理系统、GUI组件、消息队列等场景。

=== 核心角色 ===
* '''Subject（主题）'''：维护观察者列表，提供注册（attach）和注销（detach）方法，以及通知（notify）方法。
* '''Observer（观察者）'''：定义更新接口，供主题在状态变化时调用。
* '''ConcreteSubject（具体主题）'''：实现主题的具体逻辑，存储状态并触发通知。
* '''ConcreteObserver（具体观察者）'''：实现观察者的更新逻辑。

== 实现示例 ==
以下是一个简单的Java实现示例，模拟天气站（主题）向显示设备（观察者）推送数据更新的场景。

=== 类定义 ===
<syntaxhighlight lang="java">
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 主题接口
interface Subject {
    void attach(Observer observer);
    void detach(Observer observer);
    void notifyObservers();
}

// 观察者接口
interface Observer {
    void update(float temperature, float humidity);
}

// 具体主题：天气站
class WeatherStation implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private float temperature;
    private float humidity;

    public void setMeasurements(float temperature, float humidity) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        notifyObservers();
    }

    @Override
    public void attach(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    @Override
    public void detach(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(temperature, humidity);
        }
    }
}

// 具体观察者：显示设备
class DisplayDevice implements Observer {
    private String name;

    public DisplayDevice(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(float temperature, float humidity) {
        System.out.printf("[%s] 温度: %.1f°C, 湿度: %.1f%%\n", name, temperature, humidity);
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 使用示例 ===
<syntaxhighlight lang="java">
public class ObserverDemo {
    public static void main(String[] args) {
        WeatherStation station = new WeatherStation();
        DisplayDevice phoneDisplay = new DisplayDevice("手机屏幕");
        DisplayDevice tvDisplay = new DisplayDevice("电视屏幕");

        station.attach(phoneDisplay);
        station.attach(tvDisplay);

        // 模拟数据更新
        station.setMeasurements(25.5f, 60.0f);
        station.setMeasurements(26.0f, 58.5f);

        station.detach(tvDisplay);
        station.setMeasurements(27.2f, 55.0f);
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 输出结果 ===
<pre>
[手机屏幕] 温度: 25.5°C, 湿度: 60.0%
[电视屏幕] 温度: 25.5°C, 湿度: 60.0%
[手机屏幕] 温度: 26.0°C, 湿度: 58.5%
[电视屏幕] 温度: 26.0°C, 湿度: 58.5%
[手机屏幕] 温度: 27.2°C, 湿度: 55.0%
</pre>

=== 代码解释 ===
1. '''WeatherStation''' 是具体主题，维护观察者列表并通过 <code>setMeasurements()</code> 触发通知。
2. '''DisplayDevice''' 是具体观察者，实现 <code>update()</code> 方法以响应状态变化。
3. 当调用 <code>detach(tvDisplay)</code> 后，电视屏幕不再接收更新。

== 类图 ==
<mermaid>
classDiagram
    class Subject {
        <<interface>>
        +attach(Observer)
        +detach(Observer)
        +notifyObservers()
    }
    class Observer {
        <<interface>>
        +update(float, float)
    }
    class WeatherStation {
        -observers: List<Observer>
        -temperature: float
        -humidity: float
        +setMeasurements(float, float)
    }
    class DisplayDevice {
        -name: String
        +update(float, float)
    }
    Subject <|-- WeatherStation
    Observer <|-- DisplayDevice
    WeatherStation o-- Observer : observers
</mermaid>

== 实际应用场景 ==
观察者模式在以下场景中尤为有用：
1. '''GUI事件处理'''：如按钮点击事件监听。
2. '''发布-订阅系统'''：如消息队列（Kafka、RabbitMQ）。
3. '''模型-视图分离'''：如MVC架构中模型与视图的交互。

=== Java内置支持 ===
Java通过 <code>java.util.Observable</code>（主题）和 <code>java.util.Observer</code> 接口提供了观察者模式的默认实现（注：Java 9后已标记为废弃，推荐自定义实现）。

== 数学表达 ==
观察者模式的关系可形式化描述为：
<math>
\begin{cases}
S \rightarrow O_1, O_2, \dots, O_n & \text{(主题维护观察者列表)} \\
S.\text{notify}() \Rightarrow O_i.\text{update}() & \text{(通知触发更新)}
\end{cases}
</math>

== 进阶主题 ==
* '''推模型 vs 拉模型'''：观察者可通过参数接收数据（推）或主动从主题拉取数据。
* '''线程安全'''：多线程环境下需对观察者列表进行同步控制。
* '''Java事件机制'''：如 <code>java.awt.event</code> 包中的实现。

{{Tip|观察者模式的变体包括'''中介者模式'''（Mediator），用于简化多对象间的复杂交互。}}

[[Category:编程语言]]
[[Category:Java]]
[[Category:Java设计模式]]