說明：設計模式系列文章是讀劉偉所著《設計模式的藝術之道(軟件開發人員內功修煉之道)》一書的閱讀筆記。個人感覺這本書講的不錯，有興趣推薦讀一讀。詳細內容也可以看看此書作者的博客https://blog.csdn.net/LoveLion/article/details/17517213。
模式概述
“紅燈停，綠燈行”，在日常生活中，交通信號燈裝點着我們的城市，指揮着日益擁擠的城市交通。當紅燈亮起，來往的汽車將停止；而綠燈亮起，汽車可以繼續前行。
在這個過程中，交通信號燈是汽車（更準確地說應該是汽車駕駛員）的觀察目標，而汽車是觀察者。隨着交通信號燈的變化，汽車的行爲也將隨之而變化，一盞交通信號燈可以指揮多輛汽車。如下圖所示：
在軟件系統中，有些對象之間也存在類似交通信號燈和汽車之間的關係，一個對象的狀態或行爲的變化將導致其他對象的狀態或行爲也發生改變，它們之間將產生聯動，正所謂“觸一而牽百發”。
爲了更好地描述對象之間存在的這種一對多（包括一對一）的聯動，觀察者模式應運而生，它定義了對象之間一種一對多的依賴關係，讓一個對象的改變能夠影響其他對象。下面介紹用於實現對象間聯動的觀察者模式。
模式定義
觀察者模式是使用頻率最高的設計模式之一，它用於建立一種對象與對象之間的依賴關係，一個對象發生改變時將自動通知其他對象，其他對象將相應作出反應。
在觀察者模式中，發生改變的對象稱爲觀察目標，而被通知的對象稱爲觀察者，一個觀察目標可以對應多個觀察者，而且這些觀察者之間可以沒有任何相互聯繫，可以根據需要增加和刪除觀察者，使得系統更易於擴展。
觀察者模式定義如下：
觀察者模式(
Observer Pattern)：定義對象之間的一種一對多依賴關係，使得每當一個對象狀態發生改變時，其相關依賴對象皆得到通知並被自動更新。觀察者模式的別名包括髮布-訂閱（Publish/Subscribe）模式、模型-視圖（Model/View）模式、源-監聽器（Source/Listener）模式或從屬者（Dependents）模式。觀察者模式是一種對象行爲型模式。
模式結構圖
觀察者模式結構中通常包括觀察目標和觀察者兩個繼承層次結構，其結構如下圖所示：
觀察者模式描述瞭如何建立對象與對象之間的依賴關係，以及如何構造滿足這種需求的系統。
觀察者模式包含觀察目標和觀察者兩類對象，一個目標(Subject)可以有任意數目的與之相依賴的觀察者(Observer)，一旦觀察目標的狀態發生改變，所有的觀察者都將得到通知。作爲對這個通知的響應，每個觀察者都將監視觀察目標的狀態以使其狀態與目標狀態同步，這種交互也稱爲發佈-訂閱(Publish-Subscribe)。觀察目標是通知的發佈者，它發出通知時並不需要知道誰是它的觀察者，可以有任意數目的觀察者訂閱它並接收通知。
模式僞代碼
首先定義一個抽象目標Subject，目標又稱爲主題，它是指被觀察的對象。在目標中定義了一個觀察者集合，一個觀察目標可以接受任意數量的觀察者來觀察，它提供一系列方法來增加和刪除觀察者對象，同時它定義了通知方法notice()。目標類可以是接口，也可以是抽象類或具體類。典型代碼如下：
/**
* 抽象觀察目標
*/
public abstract class Subject {
// 定義一個觀察者集合用於存儲所有觀察者對象
protected List<Observer> observers = new ArrayList<>();
/**
* 註冊，用於向觀察者集合中增加一個觀察者
*/
public void attach(Observer observer) {
observers.add(observer);
}
// 註銷，用於在觀察者集合中刪除一個觀察者
public void detach(Observer observer) {
observers.remove(observer);
}
/**
* 抽象通知方法
*/
public abstract void notice();
}
具體目標類ConcreteSubject目標類的子類，通常它包含有經常發生改變的數據，當它的狀態發生改變時，向它的各個觀察者發出通知；同時它還實現了在目標類中定義的抽象業務邏輯方法（如果有的話）。如果無須擴展目標類，則具體目標類可以省略。其典型代碼如下：
/**
* 具體觀察目標
*/
public class ConcreteSubject extends Subject {
/**
* 實現通知方法
*/
@Override
public void notice() {
// 遍歷觀察者集合，調用每一個觀察者的響應方法
for (Observer observer : observers) {
observer.update();
}
}
}
抽象觀察者角色一般定義爲一個接口，通常只聲明一個update()方法，爲不同觀察者的更新（響應）行爲定義相同的接口，這個方法在其子類中實現，不同的觀察者具有不同的響應方法。抽象觀察者Observer典型代碼如下：
/**
* 抽象觀察者
*/
public interface Observer {
/**
* 觀察者的響應
*/
void update();
}
具體觀察者中可能維護一個指向具體目標對象的引用，它存儲具體觀察者的有關狀態，這些狀態需要和具體目標的狀態保持一致；它實現了在抽象觀察者Observer中定義的update()方法。通常在實現時，可以調用具體目標類的attach()方法將自己添加到目標類的集合中或通過detach()方法將自己從目標類的集合中刪除。具體觀察者ConcreteObserver典型代碼如下：
/**
* 具體觀察者
*/
public class ConcreteObserver implements Observer {
/**
* 具體響應
*/
@Override
public void update() {
// ...
}
}
模式應用
在JDK的java.util包中，提供了Observable類以及Observer接口，構成了JDK對觀察者模式的支持。如下圖所示：
Observer接口
在java.util.Observer接口中只聲明一個方法，它充當抽象觀察者，其方法聲明代碼如下所示：
public interface Observer {
void update(Observable o, Object arg);
}
當觀察目標的狀態發生變化時，該方法將會被調用，在Observer的子類中將實現update(Observable o, Object arg)方法，即具體觀察者可以根據需要具有不同的更新行爲。當調用觀察目標類Observable的notifyObservers()方法時，將執行觀察者類中的update(Observable o, Object arg)方法。
Observable類
java.util.Observable類充當觀察目標類，在Observable中定義了一個向量Vector來存儲觀察者對象，它所包含的方法及說明見下表：
| 方法名 | 方法描述 |
|---|---|
Observable() |
構造方法，實例化Vector。 |
addObserver(Observer o) |
註冊新的觀察者對象。 |
deleteObserver(Observer o) |
刪除某一個觀察者對象。 |
notifyObservers()和notifyObservers(Object arg) |
通知方法，用於在方法內部循環調用每一個觀察者的update()方法。 |
deleteObservers() |
刪除已註冊的所有觀察者對象。 |
setChanged() |
該方法被調用後會設置一個boolean類型的內部標記變量changed的值爲true，表示觀察目標對象的狀態發生了變化。 |
clearChanged() |
將changed變量的值設爲false，表示對象狀態不再發生改變或者已經通知了所有的觀察者對象，調用了它們的update()方法。 |
hasChanged() |
狀態是否改變。 |
countObservers() |
返回觀察者的數量。 |
可以直接使用JDK中的Observer接口和Observable類來作爲觀察者模式的抽象層，再自定義具體觀察者類和具體觀察目標類。
模式總結
觀察者模式是一種使用頻率非常高的設計模式，無論是移動應用、Web應用或者桌面應用，觀察者模式幾乎無處不在，它爲實現對象之間的聯動提供了一套完整的解決方案，凡是涉及到一對一或者一對多的對象交互場景都可以使用觀察者模式。
觀察者模式廣泛應用於各種編程語言的GUI事件處理的實現，在基於事件的XML解析技術（如SAX2）以及Web事件處理中也都使用了觀察者模式。
主要優點
- 觀察者模式支持廣播通信，觀察目標會向所有已註冊的觀察者對象發送通知，簡化了一對多系統設計的難度。
- 觀察者模式在觀察目標和觀察者之間建立一個抽象的耦合。觀察目標只需要維持一個抽象觀察者的集合，無須瞭解其具體觀察者。由於觀察目標和觀察者沒有緊密地耦合在一起，因此它們可以屬於不同的抽象化層次。
主要缺點
- 如果一個觀察目標對象有很多直接和間接觀察者，將所有的觀察者都通知到會花費很多時間。
- 如果在觀察者和觀察目標之間存在循環依賴，觀察目標會觸發它們之間進行循環調用，可能導致系統崩潰。
適用場景
- 一個對象的改變將導致一個或多個其他對象也發生改變，而並不知道具體有多少對象將發生改變，也不知道這些對象是誰。
- 需要在系統中創建一個觸發鏈，A對象的行爲將影響B對象，B對象的行爲將影響C對象……，可以使用觀察者模式創建一種鏈式觸發機制。