JDK Observer设计模式之研究

作者：gunz出处：Java研究组织责任编辑： 方舟 [ 2004-08-12 19:10 ]
本文旨在抛砖引玉，具体分析一下java中jdk自带的observer设计模式的实现

http://www.yesky.com/206/1841706.shtml

　　目前设计模式的介绍性文章越来越多，但设计模式的研究性文章仍然比较欠缺，这着实让人觉得有点遗憾。本文旨在抛砖引玉，具体分析一下java中jdk自带的observer设计模式（下文如没特别指出，observer设计模式就意指java中jdk自带的observer设计模式）的实现。

　　1.Observer设计模式概要

　　　Observer设计模式在GOF里属于行为设计模式。JDK里提供的observer设计模式的实现由java.util.Observable类和java.util.Observer接口组成。从名字上可以清楚的看出两者在Observer　设计模式中分别扮演的角色：Observer是观察者角色，Observable是被观察目标(subject)角色。

　　　Observable是一个封装subject基本功能的类，比如注册observer（attach功能），注销observer（detatch功能）等。这些功能是任何一个扮演observerable角色的类都需要实现的，从这一点上来讲，JDK里将这些通用功能专门封装在一个类里，显得合情合理。通常情况下，我们的类只要从Observerable类派生就可以称为observerable角色类，使用非常简单。

　　2.使用observer设计模式存在的困难

　　但我们不得不注意到，在项目实际开发当中，情况往往要复杂得多。java不支持多继承特性在很多时候是阻碍我们使用observer设计模式的绊脚石。比如说，我们设计的一个类已经是某个类的派生类，在这种情况下同时想让它扮演observerable角色将变得麻烦。如何实现“多继承”的效果是摆在我们面前的一大难题。下面我们首先分析一下Observable类。

　　3.Observable类“触发通知”的原理

　　Observable必须“有变化”才能触发通知observer这一任务，这是它的本质体现。查看源码便可知一二。Observerable部分源码如下：

　　//……省略……
　　private　boolean　changed　=　false;
　　//……省略……
　　public　void　notifyObservers(Object　arg)　{
　　//……省略……
　　　　Object[]　arrLocal;
　　　　synchronized　(this)　{
　　　　　//……省略……
　　　　　if　(!changed)
　　　　　　return;
　　　　　　arrLocal　=　obs.toArray();
　　　　　　clearChanged();
　　　　}

　　//……省略……
　　protected　synchronized　void　setChanged()　{
　　　changed　=　true;
　　}
　
　　protected　synchronized　void　clearChanged()　{
　　　changed　=　false;
　　}

　　正如粗的斜体标注部分所示，在notifyObservers(Object　arg)　方法里if　(!changed) return;语句告诉我们，若changed属性值为false，将直接返回，根本不会触发通知操作。并且我们注意到changed　属性被初始化为false，这将意味着如果我们不主动设置changed属性为true，将不会有任何变化，也就是说根本起不到“通知”作用。因此，设置changed属性的值是我们应用jdk　observer　设计模式的关键所在。那么如何才能设置changed属性呢？从源码可以看出，唯一的入口是通过setChanged()。下面我们分析一下changed属性及相关的方法setChanged()和clearChanged()。

4.Observable类的分析

　　Observable#changed属性的初始值为false，这很容易理解，不再详细陈述。细心的读者可能会注意到跟changed属性有关的两个方法setChanged()和clearChanged()，它们的修饰符都是protected。想强调的是，是protected，而不是public。但这样是否有其必要性和合理性？答案是肯定的。在前面的分析中，我已经提到，setChanged()方法是设置changed的唯一入口，它的修饰符定义为protected，就意味着通过定义Observable的对象，再设置changed属性将变得不可能。从这个意义上说，要想应用observer设计模式，必须继承Observable类方可。关于这一点，下文还会提及。但是，为什么不能定义成public？这似乎难以理解。因为定义成public，我们不就可以很方便地设置changed属性的值吗？为了弄清楚这个问题，我们还是看一下Observable里的相关的代码：

　　//……省略……
　　public　void　notifyObservers(Object　arg)　{
　　//……省略……
　　　for　(int　i　=　arrLocal.length-1;　i>=0;　i--)
　　　　((Observer)arrLocal[i]).update(this,　arg);
　　}
　　　　
　　这段代码表达的意思是说找出所有已注册的Observer，再逐个进行“通知”，通过调用Observer#update(Observable,Object)方法进行通知。我们看到，update　第一个参数是this，我们同时还必须注意到，这段代码是Observable类里的代码。这就相当于是在一再强调，发出“通知”的，必须是observable自己（Observable类或者其派生类），其它任何类都不行。这就意味着我们的observable类继承Observable类是必要的，因为如果不继承，而采用组合的话，将无法保证能传递好this。换句话说，采用组合的方式使用Observable类，将变得几乎没有任何意义。同时，修饰符定义为protected，可以确保是在Obsrvable里进行触发通知的，不会在其它任何地方进行通知，这显得内敛性很强。如果将setChanged（）修饰符定义为public，将无法保证正确“传递this”的硬性要求，这不符合“只有observalbe才能直接或间接通知observer”这一observable设计模式的硬性要求。由此我们可见一斑，jdk的很多理念的思想性是多么的强。

　　5.解决使用observer设计模式存在的困难

　　借助adapter设计模式（详见本人发表的adapter设计模式相关文章）和java支持多接口特性基本可以解决“多继承”问题。基本思想是结合继承/实现和组合来达到效果。在上面的分析中，我们已经知道，Observable类必须继承使用，不能组合使用，因此我们只需要将需扮演成observerable角色的类装扮成adapter角色，将该类原继承的类装扮成adaptee角色即可。示例代码如下：

　　//欲充当observable角色的类的原来的代码：
　　public　class　MyObject　extends　BaseObject　{
　　　public　MyObject()　{
　　　　public　void　method1(){}
　　　}
　　}

　　//充当observable角色后的代码：
　　public　class　MyObject　extends　Observable　{
　　　private　BaseObject　baseObject　=　null;
　　　　public　MyObject(BaseObject　baseObject)　{
　　　　　this.baseObject　=　baseObject;
　　　　}
　　}

　　6.　　　　注意事项：

　　如果上例中的BaseObject也用到需要传递“this”的方法，那么上面的组合使用方法将有可能失效。这种情况是最糟糕的情况。此时可以考虑在BaseObject类这些“瓶颈”地方尽量采用接口代替类（包括抽象类）来解决。

http://www.jdon.com/designpatterns/observer.htm

设计模式之Observer

板桥里人 http://www.jdon.com 2002/3/16

模式实战书籍《Java实用系统开发指南》

Java深入到一定程度,就不可避免的碰到设计模式(design pattern)这一概念,了解设计模式,将使自己对java中的接口或抽象类应用有更深的理解.设计模式在java的中型系统中应用广泛,遵循一定的编程模式,才能使自己的代码便于理解,易于交流,Observer(观察者)模式是比较常用的一个模式,尤其在界面设计中应用广泛,而本站所关注的是Java在电子商务系统中应用,因此想从电子商务实例中分析Observer的应用.

虽然网上商店形式多样,每个站点有自己的特色,但也有其一般的共性,单就"商品的变化,以便及时通知订户"这一点,是很多网上商店共有的模式,这一模式类似Observer patern观察者模式.

具体的说,如果网上商店中商品在名称 价格等方面有变化,如果系统能自动通知会员,将是网上商店区别传统商店的一大特色.这就需要在商品product中加入Observer这样角色,以便product细节发生变化时,Observer能自动观察到这种变化,并能进行及时的update或notify动作.

Java的API还为为我们提供现成的Observer接口Java.util.Observer.我们只要直接使用它就可以.

我们必须extends Java.util.Observer才能真正使用它:
1.提供Add/Delete observer的方法;
2.提供通知(notisfy) 所有observer的方法;

//产品类 可供Jsp直接使用UseBean调用 该类主要执行产品数据库插入 更新
public class product extends Observable{

　　private String name;
　　private float price;

　　public String getName(){ return name;}
　　public void setName(String name){
　　 this.name=name;
　　//设置变化点
　　 setChanged();
　　 notifyObservers(name);

　　}　　　

　　public float getPrice(){ return price;}
　　public void setPrice(float price){
　　 this.price=price;
　　//设置变化点
　　 setChanged();
　　 notifyObservers(new Float(price));

　　}

　　//以下可以是数据库更新 插入命令.
　　public void saveToDb(){
　　.....................

}

我们注意到,在product类中 的setXXX方法中,我们设置了 notify(通知)方法, 当Jsp表单调用setXXX(如何调用见我的另外一篇文章),实际上就触发了notisfyObservers方法,这将通知相应观察者应该采取行动了.

下面看看这些观察者的代码,他们究竟采取了什么行动:

//观察者NameObserver主要用来对产品名称(name)进行观察的
public class NameObserver implements Observer{

　　private String name=null;

　　public void update(Observable obj,Object arg){

　　　　if (arg instanceof String){

　　　　 name=(String)arg;
　　　　 //产品名称改变值在name中
　　　　 System.out.println("NameObserver :name changet to "+name);

　　　　}

　　}

}

//观察者PriceObserver主要用来对产品价格(price)进行观察的
public class PriceObserver implements Observer{

　　private float price=0;

　　public void update(Observable obj,Object arg){

　　　　if (arg instanceof Float){

　　　　 price=((Float)arg).floatValue();
　　
　　　　 System.out.println("PriceObserver :price changet to "+price);

　　　　}

　　}

}

Jsp中我们可以来正式执行这段观察者程序:

<jsp:useBean id="product" scope="session" class="Product" />
<jsp:setProperty name="product" property="*" />

<jsp:useBean id="nameobs" scope="session" class="NameObserver" />
<jsp:setProperty name="product" property="*" />

<jsp:useBean id="priceobs" scope="session" class="PriceObserver" />
<jsp:setProperty name="product" property="*" />

<%

if (request.getParameter("save")!=null)
{
　　product.saveToDb();

　　out.println("产品数据变动 保存! 并已经自动通知客户");

}else{

　　//加入观察者
　　product.addObserver(nameobs);

　　product.addObserver(priceobs);

%>

　　//request.getRequestURI()是产生本jsp的程序名,就是自己调用自己
　　<form action="<%=request.getRequestURI()%>" method=post>

　　<input type=hidden name="save" value="1">
　　产品名称:<input type=text name="name" >
　　产品价格:<input type=text name="price">
　　<input type=submit>

　　</form>

<%

}

%>

执行改Jsp程序,会出现一个表单录入界面, 需要输入产品名称 产品价格, 点按Submit后,还是执行该jsp的
if (request.getParameter("save")!=null)之间的代码.

由于这里使用了数据javabeans的自动赋值概念,实际程序自动执行了setName setPrice语句.你会在服务器控制台中发现下面信息::

NameObserver :name changet to ?????(Jsp表单中输入的产品名称)

PriceObserver :price changet to ???(Jsp表单中输入的产品价格);

这说明观察者已经在行动了.!!
同时你会在执行jsp的浏览器端得到信息:

产品数据变动 保存! 并已经自动通知客户

上文由于使用jsp概念,隐含很多自动动作,现将调用观察者的Java代码写如下:

public class Test {

　　public static void main(String args[]){

Product product=new Product();

NameObserver nameobs=new NameObserver();
PriceObserver priceobs=new PriceObserver();

//加入观察者
product.addObserver(nameobs);
product.addObserver(priceobs);

product.setName("橘子红了");
product.setPrice(9.22f);

　　}

}

你会在发现下面信息::

NameObserver :name changet to 橘子红了

PriceObserver :price changet to 9.22

这说明观察者在行动了.!!

设计模式如何在具体项目中应用见《Java实用系统开发指南》