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Android的设计模式-观察者模式

Android的设计模式-观察者模式

作者: 四月葡萄 | 来源:发表于2017-11-20 23:38 被阅读320次

    前言

    Android的设计模式系列文章介绍,欢迎关注,持续更新中:

    Android的设计模式-设计模式的六大原则
    一句话总结23种设计模式则
    创建型模式:
    Android的设计模式-单例模式
    Android的设计模式-建造者模式
    Android的设计模式-工厂方法模式
    Android的设计模式-简单工厂模式
    Android的设计模式-抽象工厂模式
    Android的设计模式-原型模式
    行为型模式:
    Android的设计模式-策略模式
    Android的设计模式-状态模式
    Android的设计模式-责任链模式
    Android的设计模式-观察者模式
    Android的设计模式-模板方法模式
    Android的设计模式-迭代器模式
    Android的设计模式-备忘录模式
    Android的设计模式-访问者模式
    Android的设计模式-中介者模式
    Android的设计模式-解释器模式
    Android的设计模式-命令模式
    结构型模式:
    Android的设计模式-代理模式
    Android的设计模式-组合模式
    Android的设计模式-适配器模式
    Android的设计模式-装饰者模式
    Android的设计模式-享元模式
    Android的设计模式-外观模式
    Android的设计模式-桥接模式

    1.定义

    定义对象间的一种一个对多的依赖关系,当一个对象的状态发送改变时,所以依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

    2.介绍

    • 观察者属于行为型模式。
    • 观察者模式又被称作发布/订阅模式。
    • 观察者模式主要用来解耦,将被观察者和观察者解耦,让他们之间没有没有依赖或者依赖关系很小。

    3.UML类图

    观察者模式UML类图 .jpg
    角色说明:
    • Subject(抽象主题):又叫抽象被观察者,把所有观察者对象的引用保存到一个集合里,每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供一个接口,可以增加和删除观察者对象。
    • ConcreteSubject(具体主题):又叫具体被观察者,将有关状态存入具体观察者对象;在具体主题内部状态改变时,给所有登记过的观察者发出通知。
    • Observer (抽象观察者):为所有的具体观察者定义一个接口,在得到主题通知时更新自己。
    • ConcrereObserver(具体观察者):实现抽象观察者定义的更新接口,当得到主题更改通知时更新自身的状态。

    4.实现

    继续以送快递为例,快递员有时只是把快递拉到楼下,然后就通知收件人下楼去取快递。

    4.1 创建抽象观察者

    定义一个接到通知的更新方法,即收件人收到通知后的反应:

        public interface Observer {//抽象观察者
            public void update(String message);//更新方法
        }
    
    4.2 创建具体观察者

    实现抽象观察者中的方法,这里创建两个类,一个男孩类和一个女孩类,定义他们收到通知后的反应:

        public class Boy implements Observer {
    
            private String name;//名字
            public Boy(String name) {
                this.name = name;
            }
            @Override
            public void update(String message) {//男孩的具体反应
                System.out.println(name + ",收到了信息:" + message+"屁颠颠的去取快递.");
            }
        }
    
        public class Girl implements Observer {
    
            private String name;//名字
            public Girl(String name) {
                this.name = name;
            }
            @Override
            public void update(String message) {//女孩的具体反应
                System.out.println(name + ",收到了信息:" + message+"让男朋友去取快递~");
            }
        }
    
    4.3 创建抽象主题

    即抽象被观察者,定义添加,删除,通知等方法:

        public interface  Observable {//抽象被观察者
             void add(Observer observer);//添加观察者
     
             void remove(Observer observer);//删除观察者
        
             void notify(String message);//通知观察者
        }
    
    4.4 创建具体主题

    即具体被观察者,也就是快递员,派送快递时根据快递信息来通知收件人让其来取件:

        public class Postman implements  Observable{//快递员
            
            private List<Observer> personList = new ArrayList<Observer>();//保存收件人(观察者)的信息
            @Override
            public void add(Observer observer) {//添加收件人
                personList.add(observer);
            }
    
            @Override
            public void remove(Observer observer) {//移除收件人
                personList.remove(observer);
    
            }
    
            @Override
            public void notify(String message) {//逐一通知收件人(观察者)
                for (Observer observer : personList) {
                    observer.update(message);
                }
            }
        }
    
    4.5 客户端测试
        public void test(){
            Observable postman=new Postman();
            
            Observer boy1=new Boy("路飞");
            Observer boy2=new Boy("乔巴");
            Observer girl1=new Girl("娜美");
    
            postman.add(boy1);
            postman.add(boy2);
            postman.add(girl1);
            
            postman.notify("快递到了,请下楼领取.");
        }
    
    输出结果:
    路飞,收到了信息:快递到了,请下楼领取.屁颠颠的去取快递.
    乔巴,收到了信息:快递到了,请下楼领取.屁颠颠的去取快递.
    娜美,收到了信息:快递到了,请下楼领取.让男朋友去取快递~
    
    4.6 说明:

    实际上,JDK内部也内置了Observable(抽象被观察者),Observer(抽象观察者)这两个类,我们也可以直接拿来用,其代码如下:

    public interface Observer {//(抽象观察者
        //只定义了一个update方法
        void update(Observable o, Object arg);
    }
    
    public class Observable {//抽象被观察者
        private boolean changed = false;//定义改变状态,默认为false
        private final ArrayList<Observer> observers;//定义一个观察者list
    
        public Observable() {//构造函数,初始化一个观察者list来保存观察者
            observers = new ArrayList<>();
        }
        //添加观察者,带同步字段的,所以是线程安全的
        public synchronized void addObserver(Observer o) {
            if (o == null)
                throw new NullPointerException();
            if (!observers.contains(o)) {
                observers.add(o);
            }
        }
    
        //删除观察者
        public synchronized void deleteObserver(Observer o) {
            observers.remove(o);
        }
    
        //通知所以观察者,无参数
        public void notifyObservers() {
            notifyObservers(null);
        }
    
         //通知所有观察者,带参数
        public void notifyObservers(Object arg) {
    
            Observer[] arrLocal;
            //加synchronized字段,保证多线程下操作没有问题
            synchronized (this) {
                if (!hasChanged())//这里做了是否发生改变的判断,是为了防止出现无意义的更新
                    return;
    
                arrLocal = observers.toArray(new Observer[observers.size()]);//ArrayList转换成一个临时的数组,这样就防止了通知,添加,移除同时发生可能导致的异常
                clearChanged();///清除改变状态,设置为false
            }
            //遍历逐一通知
            for (int i = arrLocal.length-1; i>=0; i--)
                arrLocal[i].update(this, arg);
        }
    
        //清楚所有观察者
        public synchronized void deleteObservers() {
            observers.clear();
        }
    
        //设置被观察者为改变状态,设置为true
        protected synchronized void setChanged() {
            changed = true;
        }
    
        //清除改变状态,设置为false
        protected synchronized void clearChanged() {
            changed = false;
        }
    
        //返回当前的改变状态
        public synchronized boolean hasChanged() {
            return changed;
        }
    
        //观察者数量
        public synchronized int countObservers() {
            return observers.size();
        }
    }
    

    5. 应用场景

    • 当一个对象的改变需要通知其它对象改变时,而且它不知道具体有多少个对象有待改变时。
    • 当一个对象必须通知其它对象,而它又不能假定其它对象是谁
    • 跨系统的消息交换场景,如消息队列、事件总线的处理机制。

    6. 优点

    • 解除观察者与主题之间的耦合。让耦合的双方都依赖于抽象,而不是依赖具体。从而使得各自的变化都不会影响另一边的变化。
    • 易于扩展,对同一主题新增观察者时无需修改原有代码。

    7. 缺点

    • 依赖关系并未完全解除,抽象主题仍然依赖抽象观察者。
    • 使用观察者模式时需要考虑一下开发效率和运行效率的问题,程序中包括一个被观察者、多个观察者,开发、调试等内容会比较复杂,而且在Java中消息的通知一般是顺序执行,那么一个观察者卡顿,会影响整体的执行效率,在这种情况下,一般会采用异步实现。
    • 可能会引起多余的数据通知。

    8. Android中的源码分析

    8.1 控件中Listener监听方式

    Android中我们遇到的最常用的观察者模式就是各种控件的监听,如下:

            Button button = (Button) findViewById(R.id.button);
            //注册观察者
            button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
                //观察者实现
                @Override
                public void onClick(View arg0) {
                    Log.d("test", "Click button ");
                }
            });
    

    上面代码中,button就是具体的主题,也就是被观察者;new出来的View.OnClickListenerd对象就是具体的观察者;OnClickListener实际上就是个接口,也就是抽象观察者;通过setOnClickListener把观察者注册到被观察者中。

    一旦button捕获的点击事件,即状态发生变化的时候,就会通过回调注册的OnClickListener观察者的onClick方法会来通知观察者,Button状态发生变化。。

    相关源码分析:

        public interface OnClickListener {//抽象观察者
    
            void onClick(View v);//只有onClick这个方法
        }
    
        //注册观察者
        public void setOnClickListener(@Nullable View.OnClickListener l) {
            if (!isClickable()) {
                setClickable(true);//设置为可点击
            }
            getListenerInfo().mOnClickListener = l;//把传入的 OnClickListener 对象赋值给了 getListenerInfo().mOnClickListener,即mListenerInfo的mOnClickListener持有OnClickListener对象的引用
        }
    
        ListenerInfo getListenerInfo() {//返回ListenerInfo对象,这里是一个单例模式
            if (mListenerInfo != null) {
                return mListenerInfo;
            }
            mListenerInfo = new ListenerInfo();
            return mListenerInfo;
        }
    
        public boolean performClick() {//执行点击事件
            final boolean result;
            final ListenerInfo li = mListenerInfo;
            if (li != null && li.mOnClickListener != null) {
                playSoundEffect(SoundEffectConstants.CLICK);
                li.mOnClickListener.onClick(this);//执行onClick方法,li.mOnClickListener即OnClickListener对象
                result = true;
            } else {
                result = false;
            }
    
            sendAccessibilityEvent(AccessibilityEvent.TYPE_VIEW_CLICKED);
            return result;
        }
    

    8.2 Adapter的notifyDataSetChanged()方法

    当我们使用ListView时,需要更新数据时我们就会调用AdapternotifyDataSetChanged()方法,那么我们来看看notifyDataSetChanged()的实现原理,这个方法是定义在BaseAdaper中,具体代码如下:

    public abstract class BaseAdapter implements ListAdapter, SpinnerAdapter {
         //数据集被观察者
        private final DataSetObservable mDataSetObservable = new DataSetObservable();
    
        //注册观察者
        public void registerDataSetObserver(DataSetObserver observer) {
            mDataSetObservable.registerObserver(observer);
        }
        //注销观察者
        public void unregisterDataSetObserver(DataSetObserver observer) {
            mDataSetObservable.unregisterObserver(observer);
        }
        //数据集改变时,通知所有观察者
        public void notifyDataSetChanged() {
            mDataSetObservable.notifyChanged();
        }
    }
        //其他代码略
    

    由上面的代码可以看出BaseAdapter实际上就是使用了观察者模式,BaseAdapter就是具体的被观察者。接下来看看 mDataSetObservable.notifyChanged()的实现:

    //数据集被观察者
    public class DataSetObservable extends Observable<DataSetObserver> {
       
        public void notifyChanged() {
            synchronized(mObservers) {
                //遍历所有观察者,并调用他们的onChanged()方法
                for (int i = mObservers.size() - 1; i >= 0; i--) {
                    mObservers.get(i).onChanged();
                }
            }
        }
    
        //其他代码略
    }
    
    

    现在我们看到了有观察者的影子,那么这些观察者是从哪里来的呢?实际上这些观察者是在ListView通过setAdaper()设置Adaper时产生的:

    public class ListView extends AbsListView {
        //其他代码略
        
        public void setAdapter(ListAdapter adapter) {
            //如果已存在Adapter,先注销该Adapter的观察者
            if (mAdapter != null && mDataSetObserver != null) {
                mAdapter.unregisterDataSetObserver(mDataSetObserver);
            }
            
            //其他代码略
            
            super.setAdapter(adapter);
    
            if (mAdapter != null) {
                mAreAllItemsSelectable = mAdapter.areAllItemsEnabled();
                mOldItemCount = mItemCount;
                mItemCount = mAdapter.getCount();//获取Adapter中的数据的数量
                checkFocus();
    
                mDataSetObserver = new AdapterDataSetObserver();//创建一个数据集观察者
                mAdapter.registerDataSetObserver(mDataSetObserver);//注册观察者
    
               //其他代码略
            } 
        }
    }
    

    从上面的代码可以看到,观察者有了,那么这个观察者主要是干什么的呢?

    class AdapterDataSetObserver extends AdapterView<ListAdapter>.AdapterDataSetObserver {
            @Override
            public void onChanged() {
                super.onChanged();//调用父类的onChanged()方法
                if (mFastScroller != null) {
                    mFastScroller.onSectionsChanged();
                }
            }
    
           //其他代码略
        }
    

    AdapterDataSetObserver类中的onChanged()方法没看出啥,继续看他父类的onChanged()方法:

    class AdapterDataSetObserver extends DataSetObserver {
            private Parcelable mInstanceState = null;
            //观察者的核心实现
            @Override
            public void onChanged() {
                mDataChanged = true;
                mOldItemCount = mItemCount;
                mItemCount = getAdapter().getCount();//获取Adapter中的数据的数量
                if (AdapterView.this.getAdapter().hasStableIds() && mInstanceState != null
                        && mOldItemCount == 0 && mItemCount > 0) {
                    AdapterView.this.onRestoreInstanceState(mInstanceState);
                    mInstanceState = null;
                } else {
                    rememberSyncState();
                }
                checkFocus();
                //重新布局
                requestLayout();
            }
    
           //其他代码略
        }
    

    最终就是在AdapterDataSetObserver这个类里面的onChanged()方法中实现了布局的更新。

    简单总结:

    • ListView的数据发生变化时,我们调用AdapternotifyDataSetChanged()方法,这个方法又会调用所有观察者(AdapterDataSetObserver)的onChanged()方法,onChanged()方法又会调用requestLayout()方法来重新进行布局。

    8.3 BroadcastReceiver

    BroadcastReceiver作为Android的四大组件之一,实际上也是一个典型的观察者模式.通过sendBroadcast发送广播时,只有注册了相应的IntentFilterBroadcastReceiver对象才会收到这个广播信息,其onReceive方法才会被调起.BroadcastReceiver的代码比较复杂,这里就不展开了.先挖个坑,后面也会出BroadcastReceiver的相关源码分析.

    8.4 其他

    另外,一些著名的第三方事件总线库,比如RxJava、RxAndroid、EventBus、otto等等,也是使用了观察者模式.有兴趣的可以去看下他们的源码.

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