Java Q&A: 使用Observer模式

A：我想在自己的Java程序中使用Observer模式�；�于此，能否提供某些示例代碼來演示如何去做？

Q：正如面向對象編程有助于代碼復用一樣，設計模式可以促進設計復用。確實，設計模式可以讓你復用那些正確的、成熟的設計。但近來，批評設計模式的聲音越來越多。批評者指出，缺乏經驗的開發者會很容易地掉進 "模式陷阱" 之中。

模式陷阱讓缺乏經驗的開發者迷失了方向。因而，他們在處理問題時不是去尋找可能存在的最好方案，而把最終目標集中在盡可能地實現更多的設計模式之上。在一些人看來，使用設計模式好象必然會帶來良好的設計。按照這個邏輯，只要大量使用設計模式，就必然為你產生一個優秀的設計！然而現實中，這一觀點卻導致出許多毫無意義的設計--即使這個設計采用了多個設計模式�？磥砗苓z憾，設計模式并不能保證良好的設計。

要想在設計中正確地運用一個設計模式，必須確保三個條件：

1. 弄清你的問題

2. 了解這個模式

3. 理解這個模式如何解決你的問題

首先，最重要的是條件1。如果不能完全地弄清你要解決的問題，何談運用模式？

還要知道條件2：必須完全了解你想運用的模式。不了解它怎么能運用它？更重要的是，連一個模式做什么都不知道，又如何想到去用它？

最后一點，如果你不能清楚地說出模式將怎樣解決你的問題（為什么這個模式合適），那還是放棄它。僅僅為了用模式本身而去用它，就會掉進模式陷阱之中。

我并不是在說提這個問題的讀者也一定會掉進模式陷阱。但從提問的表達上來看，它很容易誤導一些開發者去理解設計模式。我對這個提問的理解是，這位讀者應該清楚自己需要解決的問題，也了解Observer模式，他/她只是不知道如何用Java來實現。

在給出一個Java示例之前，為了有助于其他讀者也能理解，先簡要介紹一下Observer模式。

簡單來說，Observer模式讓一個對象（觀察者，Observer）去監視另一個對象（目標，Subject）；它使得目標和觀察者之間建立一種 "發布--訂閱"（publish-subscribe ）的關系。通過Observer模式，觀察者可以向目標登記，表明自己要從目標接收事件。目標需要向觀察者通知事件時，只是簡單地將事件發給每一個觀察者。

例如，有一個基于某種數據模型的電子表格。只要數據模型發生變化，電子表格就需要更新表格單元以及內嵌的圖表。這個例子中，目標是數據模型，觀察者是表格單元和圖表。當觀察者接收到數據模型已經變化的通知時，它們就更新自己。

Observer模式的好處是：它解除了觀察者和目標之間的耦合關系。目標不需要知道它的觀察者的任何信息。相反，目標只是允許觀察者訂閱事件。當目標產生一個事件時，它簡單地將事件傳給每一個觀察者。

看看下面的Java示例：

public interface Subject {
public void addObserver( Observer o );
public void removeObserver( Observer o );
}

上面的代碼中，Subject接口定義了兩個方法（method），每個Subject都必須實現它們，以使Observer可以在Subject中增加或刪除自身。

public interface Observer {
public void update( Subject o );
}

Observer接口（如上）列出了一個方法（method），每個Observer都必須實現它，以使Subject可以發送更新消息給Observer。

下面看看Subject的一個簡單的實現--IntegerDataBag：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

public class IntegerDataBag implements Subject {

private ArrayList list = new ArrayList();
private ArrayList observers = new ArrayList();

public void add( Integer i ) {
list.add( i );
notifyObservers();
}

public Iterator iterator() {
return list.iterator();
}

public Integer remove( int index ) {
if( index < list.size() ) {
Integer i = (Integer) list.remove( index );
notifyObservers();
return i;
}
return null;
}

public void addObserver( Observer o ) {
observers.add( o );
}

public void removeObserver( Observer o ) {
observers.remove( o );
}

private void notifyObservers() {
// loop through and notify each observer
Iterator i = observers.iterator();
while( i.hasNext() ) {
Observer o = ( Observer ) i.next();
o.update( this );
}
}
}

IntegerDataBag適用于使用Integer的場合。IntegerDataBag也允許Observer增加和刪除它們自身。

再看看兩個Observer的實現--IntegerAdder和IntegerPrinter：

import java.util.Iterator;

public class IntegerAdder implements Observer {

private IntegerDataBag bag;

public IntegerAdder( IntegerDataBag bag ) {
this.bag = bag; 
bag.addObserver( this );
}

public void update( Subject o ) {
if( o == bag ) {
System.out.println( "The contents of the IntegerDataBag have changed." );
int counter = 0;
Iterator i = bag.iterator();
while( i.hasNext() ) {
Integer integer = ( Integer ) i.next();
counter+=integer.intValue();
}
System.out.println( "The new sum of the integers is: " + counter );
}
}

}

import java.util.Iterator;

public class IntegerPrinter implements Observer {

private IntegerDataBag bag;

public IntegerPrinter( IntegerDataBag bag ) {
this.bag = bag; 
bag.addObserver( this );
}

public void update( Subject o ) {
if( o == bag ) {
System.out.println( "The contents of the IntegerDataBag have changed." );
System.out.println( "The new contents of the IntegerDataBag contains:" );
Iterator i = bag.iterator();
while( i.hasNext() ) {
System.out.println( i.next() );
}
}
}

}

IntegerAdder和IntegerPrinter將自己作為觀察者增加到IntegerDataBag。當IntegerAdder接收到一條更新消息時，它先統計bag中的總數，然后顯示結果。同樣，當IntegerPrinter接收到一條更新消息時，它打印出bag中的Interger。

下面是一個簡單的main()，它使用了上面的幾個類：

public class Driver {
public static void main( String [] args ) {
Integer i1 = new Integer( 1 ); Integer i2 = new Integer( 2 );
Integer i3 = new Integer( 3 ); Integer i4 = new Integer( 4 );
Integer i5 = new Integer( 5 ); Integer i6 = new Integer( 6 );
Integer i7 = new Integer( 7 ); Integer i8 = new Integer( 8 );
Integer i9 = new Integer( 9 );

IntegerDataBag bag = new IntegerDataBag();
bag.add( i1 ); bag.add( i2 ); bag.add( i3 ); bag.add( i4 );
bag.add( i5 ); bag.add( i6 ); bag.add( i7 ); bag.add( i8 );

IntegerAdder adder = new IntegerAdder( bag );
IntegerPrinter printer = new IntegerPrinter( bag );

// adder and printer add themselves to the bag

System.out.println( "About to add another integer to the bag:" );
bag.add( i9 );
System.out.println("");
System.out.println("About to remove an integer from the bag:");
bag.remove( 0 );
}
}

運行main，你將看到：

c:\javaworld\java Driver
About to add another integer to the bag:
The contents of the IntegerDataBag have changed.
The new sum of the intergers is: 45
The contents of the IntegerDataBag have changed.
The new contents of the IntegerDataBag contains:
1
2
3
4
5
6
7
8
9

About to remove an integer from the bag:
The contents of the IntegerDataBag have changed.
The new sum of the intergers is: 44
The contents of the IntegerDataBag have changed.
The new contents of the IntegerDataBag contains:
2
3
4
5
6
7
8
9

IntegerDataBag/IntegerAdder/IntegerPrinter是應用Observer模式的一個很簡單的例子。Java本身有大量使用Observer模式的例子：AWT/Swing事件模型，還有java.util.Observer和java.util.Observable接口等，都是很好的例子。