Java 设计模式（行为型）-观察者模式

观察者模式是一种行为设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，其所有依赖者（观察者）都会收到通知并自动更新。在观察者模式中，主题（也称为可观察者或被观察者）维护着一组观察者，并在状态发生变化时通知它们。

结构
1. 主题对象：也称为被观察者或者可观察对象，它维护了一组观察者对象，并提供了添加、删除和通知观察者的方法。主题对象的状态发生变化时，会通知所有注册的观察者。
2. 观察者对象：观察者对象通过注册到主题对象上，以便在主题状态变化时接收通知。观察者对象通常定义了一个更新方法，用于接收主题对象发出的通知，并作出相应的更新。
3. 一对多的依赖关系：观察者模式建立了一种一对多的依赖关系，一个主题对象可以有多个观察者对象，而每个观察者对象都只依赖于一个主题对象。
4. 解耦：观察者模式将主题对象与观察者对象之间解耦，使得它们可以独立变化，而不会相互影响。这样可以降低系统的耦合度，提高代码的灵活性和可维护性。
5. 动态变化：观察者模式允许动态地添加或删除观察者对象，而不需要修改主题对象的代码，使得系统更加灵活和可扩展。
优点
1. 解耦：观察者模式将主题对象与观察者对象之间解耦，使得它们可以独立变化，而不会相互影响。
2. 扩展性：可以随时添加或删除观察者对象，而不影响主题对象或其他观察者对象，使得系统更加灵活和可扩展。
3. 通知机制：观察者模式提供了一种灵活的通知机制，可以实时地通知观察者对象主题状态的变化，从而实现更紧密的协作。
缺点
1. 过多通知：如果主题对象的状态变化频繁，可能会导致观察者对象频繁地收到通知，造成性能上的开销。
2. 循环依赖：如果观察者对象之间相互依赖，可能会导致循环依赖的问题，需要谨慎设计。
场景
1. 事件处理：GUI编程中常用观察者模式处理用户界面组件的事件。
2. 消息通知：发布/订阅模式是观察者模式的一种变体，常用于实现消息队列等系统。
3. 状态监控：当需要监控对象的状态变化并作出相应响应时，观察者模式是一个常见的选择。
4. 发布订阅系统：用于构建解耦的事件驱动架构，其中发布者和订阅者之间没有直接的依赖关系。
示例

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

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

// 具体主题类（Concrete Subject Class）
class ConcreteSubject implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private int state;

    public int getState() {
        return state;
    }

    public void setState(int state) {
        this.state = state;
        notifyObservers();
    }

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

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

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update();
        }
    }
}

// 观察者接口（Observer Interface）
interface Observer {
    void update();
}

// 具体观察者类（Concrete Observer Class）
class ConcreteObserver implements Observer {
    private Subject subject;

    public ConcreteObserver(Subject subject) {
        this.subject = subject;
    }

    public void update() {
        System.out.println("Observer received update. New state: " + subject.getState());
    }
}

// 客户端代码
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建具体主题对象
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();

        // 创建具体观察者对象，并将主题对象注册为观察者
        ConcreteObserver observer = new ConcreteObserver(subject);
        subject.attach(observer);

        // 改变主题对象的状态
        subject.setState(10);

        // 取消观察者的注册
        subject.detach(observer);

        // 再次改变主题对象的状态
        subject.setState(20);
    }
}

输出结果

Observer received update. New state: 10

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