第22章　觀察者模式 22.1 韓非子身邊的臥底是誰派來的 《孫子兵法》有云：“知彼知己，百戰不殆；不知彼而知己，一勝一負；不知彼，不知己，每戰必殆”，那怎么才能知己知彼呢？知己是很容易的，自己的軍隊嘛，很容易知根知底，那怎么知彼呢？安插間諜是個好辦法，這是古今中外屢試不爽的方法，我們今天就來講一個間諜的故事。 韓非子大家都應該記得吧，法家的代表人物，主張建立法制社會，實施重罰制度，真是非常有遠見呀！看看現在社會在呼吁什么，建立法制化的社會，這在2000多年前就已經提出了。大家可能還不知道，法家還有一個非常重要的代表人物——李斯。李斯是秦國的丞相，最終被殘忍車裂的那位，李斯和韓非子都是荀子的學生，李斯是師兄，韓非子是師弟，若干年后，李斯成為最強諸侯國秦國的上尉，致力于統一全國，于是安插了間諜到各個國家的重要人物的身邊，以獲取必要的信息，韓非子作為韓國的重量級人物，身邊自然有不少間諜，韓非子做的事，李斯都了如指掌，那可是相隔千里！怎么做到的呢？間諜呀！我們先通過程序把這個過程展現一下，看看李斯是怎么監控韓非子的，先看兩個主角的類圖，如圖22-1所示。  圖22-1 監控者和被監控者 僅有這兩個對象還是不夠的，我們要解決的是李斯是怎么監控韓非子的？創建一個后臺線程一直處于運行狀態，一旦發現韓非子在吃飯或者娛樂就觸發事件？這是真實世界的翻版，安排了一個間諜，觀察韓非子的生活起居，并上報給李斯，然后李斯再觸發update事件，類圖繼續擴充，如圖22-2所示。  圖22-2 通過后臺線程監控 這個類圖應該是程序員最容易想到的，你要監控，我就給你找個間諜角色（Spy類），我們來看程序的實現，先看我們的主角韓非子的接口（類似于韓非子這樣的人，被觀察者角色），如代碼清單22-1所示。 代碼清單22-1 被觀察者接口 public?interface?IHanFeiZi?{ ?????//韓非子也是人，也要吃早飯的 ?????public?void?haveBreakfast(); ?????//韓非之也是人，是人就要娛樂活動 ?????public?void?haveFun(); } 對接口進行擴充，增加了兩個狀態isHavingBreakfast（是否在吃早飯）和isHavingFun（是否在娛樂），以方便Spy進行監控，如代碼清單22-2所示。 代碼清單22-2 具體的被觀察者 public?class?HanFeiZi?implements?IHanFeiZi{ ?????//韓非子是否在吃飯，作為監控的判斷標準 ?????private?boolean?isHavingBreakfast?=?false; ?????//韓非子是否在娛樂 ?????private?boolean?isHavingFun?=?false; ?????//韓非子要吃飯了 ?????public?void?haveBreakfast(){ ?????????????System.out.println("韓非子:開始吃飯了..."); ?????????????this.isHavingBreakfast?=true; ?????} ?????//韓非子開始娛樂了 ?????public?void?haveFun(){ ?????????????System.out.println("韓非子:開始娛樂了..."); ?????????????this.isHavingFun?=?true; ?????} ?????//以下是bean的基本方法，getter/setter，不多說 ?????public?boolean?isHavingBreakfast()?{ ?????????????return?isHavingBreakfast; ?????} ?????public?void?setHavingBreakfast(boolean?isHavingBreakfast)?{ ?????????????this.isHavingBreakfast?=?isHavingBreakfast; ?????} ?????public?boolean?isHavingFun()?{ ?????????????return?isHavingFun; ?????} ?????public?void?setHavingFun(boolean?isHavingFun)?{ ?????????????this.isHavingFun?=?isHavingFun; ?????} } 其中有兩個getter/setter方法，這個就沒有在類圖中表示出來，比較簡單，通過isHavingBreakfast和isHavingFun這兩個布爾型變量來判斷韓非子是否在吃飯或者娛樂，韓非子屬于被觀察者，那還有觀察者李斯，我們來看李斯的接口，如代碼清單22-3所示。 代碼清單22-3 抽象觀察者 public?interface?ILiSi?{ ?????//一發現別人有動靜，自己也要行動起來 ?????public?void?update(String?context); } 李斯這類人比較簡單，一發現自己觀察的對象發生了變化，比如吃飯、娛樂，自己立刻也要行動起來，怎么行動呢？如代碼清單22-4所示。 代碼清單22-4 韓非子 public?class?LiSi?implements?ILiSi{ ?????//首先李斯是個觀察者，一旦韓非子有活動，他就知道，他就要向老板匯報 ?????public?void?update(String?str){ ?????????????System.out.println("李斯:觀察到韓非子活動，開始向老板匯報了..."); ?????????????this.reportToQinShiHuang(str); ?????????????System.out.println("李斯：匯報完畢...\n"); ?????} ?????//匯報給秦始皇 ?????private?void?reportToQinShiHuang(String?reportContext){ ?????????????System.out.println("李斯：報告，秦老板！韓非子有活動了--->"+reportContext); ?????} } 兩個重量級的人物都定義出來了，間諜這個“卑鄙”小人是不是也要登臺了，如代碼清單22-5所示。 代碼清單22-5 間諜 class?Spy?extends?Thread{ ?????private?HanFeiZi?hanFeiZi; ?????private?LiSi?liSi; ?????private?String?type; ?????//通過構造函數傳遞參數，我要監控的是誰，誰來監控，要監控什么 ?????public?Spy(HanFeiZi?_hanFeiZi,LiSi?_liSi,String?_type){ ?????????????this.hanFeiZi?=_hanFeiZi; ?????????????this.liSi?=?_liSi; ?????????????this.type?=?_type; ?????} ?????@Override ?????public?void?run(){ ?????????????while(true){ ??????????????????if(this.type.equals("breakfast")){?//監控是否在吃早餐 ??????????????????????????//如果發現韓非子在吃飯，就通知李斯 ??????????????????????????if(this.hanFeiZi.isHavingBreakfast()){ ???????????????????????????????this.liSi.update("韓非子在吃飯"); ???????????????????????????????//重置狀態，繼續監控 ???????????????????????????????this.hanFeiZi.setHavingBreakfast(false); ??????????????????????????}??? ?????????????????????}else{//監控是否在娛樂 ??????????????????????????if(this.hanFeiZi.isHavingFun()){ ???????????????????????????????this.liSi.update("韓非子在娛樂"); ???????????????????????????????this.hanFeiZi.setHavingFun(false); ??????????????????????????} ?????????????????????} ?????????????} ?????} } 監控程序繼承了java.lang.Thread類，可以同時啟動多個線程進行監控，Java的多線程機制還是比較簡單的，繼承Thread類，重寫run()方法，然后new SubThread()，再然后subThread.start()就可以啟動一個線程了。我們建立一個場景類來回顧一下這段歷史，如代碼清單22-6所示。 代碼清單22-6 場景類 public?class?Client?{ ?????public?static?void?main(String[]?args)?throws?InterruptedException?{ ?????????????//定義出韓非子和李斯 ?????????????LiSi?liSi?=?new?LiSi(); ?????????????HanFeiZi?hanFeiZi?=?new?HanFeiZi(); ?????????????//觀察早餐 ?????????????Watch?watchBreakfast?=?new?Watch(hanFeiZi,liSi,"breakfast"); ?????????????//開始啟動線程，監控 ?????????????watchBreakfast.start(); ?????????????//觀察娛樂情況 ?????????????Watch?watchFun?=?new?Watch(hanFeiZi,liSi,"fun"); ?????????????watchFun.start(); ?????????????//然后我們看看韓非子在干什么 ?????????????Thread.sleep(1000);?//主線程等待1秒后后再往下執行 ?????????????hanFeiZi.haveBreakfast(); ?????????????//韓非子娛樂了 ?????????????Thread.sleep(1000); ?????????????hanFeiZi.haveFun(); ?????} } 運行結果如下所示： 韓非子：開始吃飯了... 李斯：觀察到韓非子活動，開始向老板匯報了... 李斯：報告，秦老板！韓非子有活動了--->韓非子在吃飯 李斯：匯報完畢 韓非子：開始娛樂了... 李斯：觀察到韓非子活動，開始向老板匯報了... 李斯：報告，秦老板！韓非子有活動了--->韓非子在娛樂 李斯：匯報完畢 結果出來，韓非子一吃早飯李斯就知道，韓非子一娛樂李斯也知道，非常正確！結果正確但并不表示你有成績，我告訴你：你的成績是0，甚至是負的！你有沒有看到你的CPU飆升，Eclipse不響應狀態？看到了？看到了你還不想為什么？！看看上面的程序，別的就不多說了，使用了一個死循環while(true)來做監聽，要是用到項目中，你要多少硬件投入進來？你還讓不讓別人的程序運行了？！一臺服務器就跑你這一個程序就完事！ 錯誤也看到了，我們必須要修改，這個沒法應用到項目中，而且這個程序根本就不是面向對象的程序，這完全是面向過程的，不改不行，怎么修改呢？我們來想，既然韓非子一吃飯李斯就知道了，那我們為什么不把李斯這個類聚集到韓非子那個類上呢？說改就改，立馬動手，我們來看修改后的類圖，如圖22-3所示。 類圖非常簡單，就是在HanFeiZi類中引用了LiSi實例，看我們程序代碼怎么修改，IHanFeiZi接口完全沒有修改，可以參考代碼清單22-1所示。我們來看實現類的修改，如代碼清單22-7所示。 代碼清單22-7 通過聚集方式的被觀察者 public?class?HanFeiZi?implements?IHanFeiZi{ ?????//把李斯聲明出來 ?????private?ILiSi?liSi?=new?LiSi(); ?????//韓非子要吃飯了 ?????public?void?haveBreakfast(){ ?????????????System.out.println("韓非子:開始吃飯了..."); ?????????????//通知李斯 ?????????????this.liSi.update("韓非子在吃飯"); ?????} ?????//韓非子開始娛樂了 ?????public?void?haveFun(){ ?????????????System.out.println("韓非子:開始娛樂了..."); ?????????????this.liSi.update("韓非子在娛樂"); ?????} }  圖22-3 通過聚集方式監控 韓非子HanFeiZi實現類就把接口的兩個方法實現就可以了，在每個方法中調用LiSi.update()方法，完成李斯觀察韓非子的職責，李斯的接口和實現類都沒有任何改變，請參考代碼清單22-3、22-4。我們再來看看Client程序的變更，如代碼清單22-8所示。 代碼清單22-8 通過聚集方式的場景類 public?class?Client?{ ?????public?static?void?main(String[]?args)?{ ?????????????//定義出韓非子 ?????????????HanFeiZi?hanFeiZi?=?new?HanFeiZi(); ?????????????//然后我們看看韓非子在干什么 ?????????????hanFeiZi.haveBreakfast(); ?????????????//韓非子娛樂了 ?????????????hanFeiZi.haveFun(); ?????} } 李斯就不用在場景類中定義了，非常簡單，運行結果相同，不再贅述。 我們思考一下，修改后的程序運行結果正確，效率也比較高，是不是應該樂呵樂呵了？大功告成了？稍等等，你想在戰國爭雄的時候，韓非子這么有名望、有實力的人，就只有秦國關心他嗎？想想也不可能呀，確實有一大幫的各國類似于李斯這樣的人在看著他，監視著他的一舉一動，但是看看我們的程序，你在HanFeiZi這個類中定義： private ILiSi liSi =new LiSi(); 這樣一來只有李斯才能觀察到韓非子，這是不對的，也就是說韓非子的活動只通知了李斯一個人，這不可能；再者說了，李斯只觀察韓非子的吃飯、娛樂嗎？政治傾向不關心嗎？思維傾向不關心嗎？殺人放火不關心嗎？也就說韓非子的一系列活動都要通知李斯，這可怎么辦？要按照上面的例子，我們如何修改？這和開閉原則嚴重違背呀，我們的程序有問題，修改如圖22-4所示。  圖22-4 改進后的觀察者和被觀察者 我們把原有類圖做了兩個修改： ● 增加Observable 實現該接口的都是被觀察者，那韓非子是被觀察者，他當然也要實現該接口了，同時他還有與其他庸人相異的事要做，因此他還是要實現IHanFeizi接口。 ● 修改ILiSI接口名稱為Observer 接口名稱修改了一下，這樣顯得更抽象化，所有實現該接口的都是觀察者（類似李斯這樣的）。 Observable是被觀察者，就是類似韓非子這樣的人，在Observable接口中有三個比較重要的方法，分別是addObserver增加觀察者，deleteObserver刪除觀察者，notifyObservers通知所有的觀察者，這是什么意思呢？我這里有一個信息，一個對象，我可以允許有多個對象來察看，你觀察也成，我觀察也成，只要是觀察者就成，也就是說我的改變或動作執行，會通知其他的對象，看程序會更明白一點，先看Observable接口，如代碼清單22-9所示。 代碼清單22-9 被觀察者接口 public?interface?Observable?{ ?????//增加一個觀察者 ?????public?void?addObserver(Observer?observer); ?????//刪除一個觀察者 ?????public?void?deleteObserver(Observer?observer); ?????//既然要觀察，我發生改變了他也應該有所動作，通知觀察者 ?????public?void?notifyObservers(String?context); } 這是一個通用的被觀察者接口，所有的被觀察者都可以實現這個接口。再來看韓非子的實現類，如代碼清單22-10所示。 代碼清單22-10 被觀察者實現類 public?class?HanFeiZi?implements?Observable?,IHanFeiZi{ ?????//定義個變長數組，存放所有的觀察者 ?????private?ArrayList<Observer>?observerList?=?new?ArrayList<Observer>(); ?????//增加觀察者 ?????public?void?addObserver(Observer?observer){ ?????????????this.observerList.add(observer); ?????} ?????//刪除觀察者 ?????public?void?deleteObserver(Observer?observer){ ?????????????this.observerList.remove(observer); ?????} ?????//通知所有的觀察者 ?????public?void?notifyObservers(String?context){ ?????????????for(Observer?observer:observerList){ ?????????????????????observer.update(context); ?????????????} ?????} ?????//韓非子要吃飯了 ?????public?void?haveBreakfast(){ ?????????????System.out.println("韓非子:開始吃飯了..."); ?????????????//通知所有的觀察者 ?????????????this.notifyObservers("韓非子在吃飯"); ?????} ?????//韓非子開始娛樂了 ?????public?void?haveFun(){ ?????????????System.out.println("韓非子:開始娛樂了..."); ?????????????this.notifyObservers("韓非子在娛樂"); ?????} } 觀察者只是把原有的ILiSi接口修改了一個名字而已，如代碼清單22-11所示。 代碼清單22-11 觀察者接口 public?interface?Observer?{ ?????//一發現別人有動靜，自己也要行動起來 ?????public?void?update(String?context); } 然后是三個很無恥的觀察者，咱先看看真實的李斯，如代碼清單22-12所示。 代碼清單22-12 具體的觀察者 public?class?LiSi?implements?Observer{ ?????//首先李斯是個觀察者，一旦韓非子有活動，他就知道，他就要向老板匯報 ?????public?void?update(String?str){ ?????????????System.out.println("李斯：觀察到韓非子活動，開始向老板匯報了..."); ?????????????this.reportToQinShiHuang(str); ?????????????System.out.println("李斯：匯報完畢...\n"); ?????} ?????//匯報給秦始皇 ?????private?void?reportToQinShiHuang(String?reportContext){ ?????????????System.out.println("李斯：報告，秦老板！韓非子有活動了-->"+reportContext); ?????} } 李斯是真有其人，以下兩個觀察者王斯和劉斯是杜撰出來的，如代碼清單22-13所示。 代碼清單22-13 杜撰的觀察者 public?class?WangSi?implements?Observer{ ?????//王斯，看到韓非子有活動 ?????public?void?update(String?str){ ?????????????System.out.println("王斯：觀察到韓非子活動，自己也開始活動了..."); ?????????????this.cry(str); ?????????????System.out.println("王斯：哭死了...\n"); ?????} ?????//一看韓非子有活動，他就痛哭 ?????private?void?cry(String?context){ ?????????????System.out.println("王斯：因為"+context+"，--所以我悲傷呀！"); ?????} } public?class?LiuSi?implements?Observer{????? ?????//劉斯，觀察到韓非子活動后，自己也得做一些事 ?????public?void?update(String?str){ ?????????????System.out.println("劉斯：觀察到韓非子活動，開始動作了..."); ?????????????this.happy(str); ?????????????System.out.println("劉斯：樂死了\n"); ?????} ?????//一看韓非子有變化，他就快樂 ?????private?void?happy(String?context){ ?????????????System.out.println("劉斯：因為"?+context+",--所以我快樂呀！"?); ?????} } 所有的歷史人物都在場了，那我們來看看這場歷史鬧劇是如何演繹的，如代碼清單22-14所示。 代碼清單22-14 場景類 public?class?Client?{ ?????public?static?void?main(String[]?args)?{ ?????????????//三個觀察者產生出來 ?????????????Observer?liSi?=?new?LiSi(); ?????????????Observer?wangSi?=?new?WangSi(); ?????????????Observer?liuSi?=?new?LiuSi();????? ?????????????//定義出韓非子 ?????????????HanFeiZi?hanFeiZi?=?new?HanFeiZi(); ?????????????//我們后人根據歷史，描述這個場景，有三個人在觀察韓非子 ?????????????hanFeiZi.addObserver(liSi); ?????????????hanFeiZi.addObserver(wangSi); ?????????????hanFeiZi.addObserver(liuSi);????? ?????????????//然后這里我們看看韓非子在干什么 ?????????????hanFeiZi.haveBreakfast(); ?????} } 運行結果如下所示： 韓非子：開始吃飯了... 李斯：觀察到韓非子活動，開始向老板匯報了... 李斯：報告，秦老板！韓非子有活動了--->韓非子在吃飯 李斯：匯報完畢... 王斯：觀察到韓非子活動，自己也開始活動了... 王斯：因為韓非子在吃飯——所以我悲傷呀！ 王斯：哭死了... 劉斯：觀察到韓非子活動，開始動作了... 劉斯：因為韓非子在吃飯——所以我快樂呀！ 劉斯：樂死了 好了，結果也正確了，也符合開閉原則了，同時也實現類間解耦，想再加觀察者？繼續實現Observer接口就成了，這時候必須修改Client程序，因為你的業務都發生了變化。這就是觀察者模式。