Android常用的设计模式之二：观察者模式

在上一篇Android常用的设计模式<一>：Builder模式中，介绍了Builder设计模式，本文将介绍另一种常用的设计模式，观察者模式。观察者模式涉及到两个基本概念，观察者和事件，思路很简单，事件对象将所有关心该事件的观察者对象添加在自己维护的一个Vector容器中，完成注册，当事件被触发时，通知列表中的对象，这些对象依次执行自己的动作。

通过调用回调函数也可以在事件被触发时完成不同的动作，他们的区别在于，回调函数的方式是一对一的方式，而观察者是一对多的方式。当一个事件对应多个观察者对象，或者需要动态添加或删除某个观察者对象时，无论在逻辑的理解上还是代码的清晰度上，观察者模式都要优于回调函数方式。

Java对观察者模式的支持是通过Observable类和Observer接口实现的，事件通过继承Observable类实现对观察者的注册和解除注册功能，并在事件被触发时调用setChanged函数和notifyObservers函数通知观察者。

给个具体的例子，定义一个地震警报事件(EarthQuakeAlert)，有三个观察者关注这个事件，大学(CollegeObserver)，科研机构(InstitutionObserver)以及市民(CitizenObserver)。

首先定义EarthQuakeAlert：

public class EarthQuakeAlert extends Observable {
    private String mLocation;
    private String mTime;
 
    public void setDetail(String time, String location) {
        mTime = time;
        mLocation = location;
  
        setChanged();
        notifyObservers(this);
    }
 
    public String getLocation() {
        return mLocation;
    }
 
    public String getTime() {
        return mTime;
    }
}

EarthQuakeAlert继承Observable，通过addObserver和deleteObserver添加或删除观察者，并在事件被触发时调用父类Observable的setChanged函数和notifyObservers函数通知所有的观察者。

然后定义三个观察者：
CollegeObserver.java

public class CollegeObserver implements Observer {
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        EarthQuakeAlert alert = (EarthQuakeAlert) o;
  
        String info = String.format("College received earthquake alert, location is %s, time is %s", 
        alert.getLocation(), alert.getTime());
        System.out.println(info);
    }
}

InstitutionObserver.java

public class InstitutionObserver implements Observer {
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        EarthQuakeAlert alert = (EarthQuakeAlert) o;
  
        String info = String.format("Institution received earthquake alert, location is %s, time is %s", 
        alert.getLocation(), alert.getTime());
        System.out.println(info);
    }
}

CitizenObserver.java

public class CitizenObserver implements Observer {
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        EarthQuakeAlert alert = (EarthQuakeAlert) o;
  
        String info = String.format("Citizens received earthquake alert, location is %s, time is %s", 
        alert.getLocation(), alert.getTime());
        System.out.println(info);
    }
}

使用过程如下：

public class ObserverPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义事件
        EarthQuakeAlert alert = new EarthQuakeAlert();
        // 定义三个观察者
        CollegeObserver collegeObserver = new CollegeObserver();
        InstitutionObserver institutionObserver = new InstitutionObserver();
        CitizenObserver citizenObserver = new CitizenObserver();
        // 添加三个观察者
        alert.addObserver(collegeObserver);
        alert.addObserver(institutionObserver);
        alert.addObserver(citizenObserver);
        // 触发事件
        alert.setDetail("2008-5-12", "SiChuan, China");
        // 删除一个观察者
        alert.deleteObserver(collegeObserver);
        // 触发事件
        alert.setDetail("2015-8-8", "Washington, USA");
    }
}

输出如下：

Citizens received earthquake alert, location is SiChuan, China, time is 2008-5-12
Institution received earthquake alert, location is SiChuan, China, time is 2008-5-12
College received earthquake alert, location is SiChuan, China, time is 2008-5-12

Citizens received earthquake alert, location is Washington, USA, time is 2015-8-8
Institution received earthquake alert, location is Washington, USA, time is 2015-8-8

我们看一下Observable和Observer代码，原理都比较简单。
Observable类代码如下：

public class Observable {
    private boolean changed = false;
    // Vector存放观察者
    private Vector<Observer> obs;

    public Observable() {
        obs = new Vector<>();
    }
    // 添加新的观察者
    public synchronized void addObserver(Observer o) {
        if (o == null)
            throw new NullPointerException();
        if (!obs.contains(o)) {
            obs.addElement(o);
        }
    }
    // 删除观察者
    public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
        obs.removeElement(o);
    }
    // 通知事件发生，无参数
    public void notifyObservers() {
        notifyObservers(null);
    }
    // 通知事件发生，带参数
    public void notifyObservers(Object arg) {
        Object[] arrLocal;

        // 将所有观察者拷贝到一个临时数组里（快照），然后对该数组中的观察者执行update函数
        // 这样可以避免遍历Vector过程中有新的观察者加入或删除
        synchronized (this) {
             if (!changed)
                return;
            arrLocal = obs.toArray();
            clearChanged();
        }
        // 调用每个观察者的update方法
        for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
            ((Observer)arrLocal[i]).update(this, arg);
    }
    // 删除所有观察者
    public synchronized void deleteObservers() {
        obs.removeAllElements();
    }
    // 设置标志位，否则notifyObservers不起作用
    protected synchronized void setChanged() {
        changed = true;
    }
    // 返回观察者数量
    public synchronized int countObservers() {
        return obs.size();
    }
}

Observer接口很简单，只有一个update函数，观察者实现这个函数，完成自己接收到事件后的操作。

public interface Observer {
    void update(Observable o, Object arg);
}

观察者模式在android里面BroadCast，Eventbus等方面有所使用。