Android 架构师之路13 设计模式之观察者模式

Android 架构师之路 目录

1、观察者模式概念

1.1 介绍

当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知它的依赖对象。观察者模式属于行为型模式。

1.2 定义

观察者模式（又被称为发布-订阅（Publish/Subscribe）模式，属于行为型模式的一种，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态变化时，会通知所有的观察者对象，使他们能够自动更新自己。

1.3 使用场景

• 当一个对象的数据更新时需要通知其他对象，但这个对象又不希望和被通知的那些对象形成紧耦合。

• 当一个对象的数据更新时，这个对象需要让其他对象也各自更新自己的数据，但这个对象不知道具体有多少对象需要更新数据。

2、观察者模式UML类图

观察者模式UML类图

角色如下：

• 抽象主题(Subject)：抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象，抽象主题角色又叫做抽象被观察者(Observable)角色。
• 具体主题(ConcreteSubject)：维护对所有具体观察者的引用的列表,将有关状态存入具体观察者对象；在具体主题的内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色又叫做具体被观察者(Concrete Observable)角色。
• 抽象观察者(Observer)：为所有的具体观察者定义一个接口；定义了一个update方法，在得到主题的通知时被调用，这个接口叫做更新接口。
• 具体观察者(ConcreteObserver)：实现抽象观察者角色所要求的更新接口，通过update()方法接收ConcreteSubject的通知，并作出具体的处理。如果需要，具体观察者角色可以保持一个指向ConcreteSubject对象的引用（用于ConcreteSubject状态信息的传递）。

3、观察者模式实现

Subject：

public class AbstractSubject {

    /**
     * 保存注册观察者
     */
    private List<Observer> list = new ArrayList<>();

    /**
     * 添加观察者
     * @param observer
     */
    public void attach(Observer observer){
        list.add(observer);
    }

    public void detach(Observer observer){
        list.remove(observer);
    }

    public void notifyObservers(String content){
        for(Observer observer :list ){
            observer.update(content);
        }
    }
}

ConcreteSubject：

public class ConcreteSubject extends AbstractSubject{
}

Observer：

public interface Observer {

    /**
     * 更新接口
     * @param state
     */
    public void update(String state);
}

ConcreteObserver：

public class ConcreteObserver implements Observer{

    private String name;

    public ConcreteObserver(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(String content) {
         System.out.println(name+"： "+content);
    }
}

Client：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个被观察者
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        //定义一个观察者
        Observer observer1 = new ConcreteObserver("观察者一");
        Observer observer2 = new ConcreteObserver("观察者二");
        Observer observer3 = new ConcreteObserver("观察者三");
        Observer observer4 = new ConcreteObserver("观察者四");
        //观察者观察被观察者
        subject.attach(observer1);
        subject.attach(observer2);
        subject.attach(observer3);
        subject.attach(observer4);

        //某个观察者取消观察
        subject.detach(observer2);

        //观察者开始活动了
        subject.notifyObservers(" 小熊更新文章了 ");
    }
}

结果输出：

观察者一：  小熊更新文章了 
观察者三：  小熊更新文章了 
观察者四：  小熊更新文章了 

4、Android源码中的模式实现

在以前，我们最常用到的控件就是ListView了，而ListView最重要的一个点就是Adapter，在我们往ListView添加数据后，我们都会调用一个方法: notifyDataSetChanged(), 这个方法就是用到了我们所说的观察者模式。

跟进这个方法notifyDataSetChanged方法，这个方法定义在BaseAdapter中，代码如下:

public abstract class BaseAdapter implements ListAdapter, SpinnerAdapter {
    // 数据集观察者
    private final DataSetObservable mDataSetObservable = new DataSetObservable();

    // 代码省略

    public void registerDataSetObserver(DataSetObserver observer) {
        mDataSetObservable.registerObserver(observer);
    }

    public void unregisterDataSetObserver(DataSetObserver observer) {
        mDataSetObservable.unregisterObserver(observer);
    }

    /**
     * Notifies the attached observers that the underlying data has been changed
     * and any View reflecting the data set should refresh itself.
     * 当数据集用变化时通知所有观察者
     */
    public void notifyDataSetChanged() {
        mDataSetObservable.notifyChanged();
    }
}

可以发现，当数据发生变化时候，notifyDataSetChanged中会调用mDataSetObservable.notifyChanged()方法

public class DataSetObservable extends Observable<DataSetObserver> {
    /**
     * Invokes onChanged on each observer. Called when the data set being observed has
     * changed, and which when read contains the new state of the data.
     */
    public void notifyChanged() {
        synchronized(mObservers) {
            // 调用所有观察者的onChanged方式
            for (int i = mObservers.size() - 1; i >= 0; i--) {
                mObservers.get(i).onChanged();
            }
        }
    }

}

mDataSetObservable.notifyChanged()中遍历所有观察者，并且调用它们的onChanged方法。

那么这些观察者是从哪里来的呢？首先ListView通过setAdapter方法来设置Adapter

 @Override
    public void setAdapter(ListAdapter adapter) {
        // 如果已经有了一个adapter,那么先注销该Adapter对应的观察者
        if (mAdapter != null && mDataSetObserver != null) {
            mAdapter.unregisterDataSetObserver(mDataSetObserver);
        }

        // 代码省略

        super.setAdapter(adapter);

        if (mAdapter != null) {
            mAreAllItemsSelectable = mAdapter.areAllItemsEnabled();
            mOldItemCount = mItemCount;
            // 获取数据的数量
            mItemCount = mAdapter.getCount();
            checkFocus();
            // 注意这里 : 创建一个一个数据集观察者
            mDataSetObserver = new AdapterDataSetObserver();
            // 将这个观察者注册到Adapter中，实际上是注册到DataSetObservable中
            mAdapter.registerDataSetObserver(mDataSetObserver);

            // 代码省略
        } else {
            // 代码省略
        }

        requestLayout();
    }

在设置Adapter时会构建一个AdapterDataSetObserver，最后将这个观察者注册到adapter中，这样我们的被观察者、观察者都有了。

AdapterDataSetObserver定义在ListView的父类AbsListView中，代码如下 :

 class AdapterDataSetObserver extends AdapterView<ListAdapter>.AdapterDataSetObserver {
        @Override
        public void onChanged() {
            super.onChanged();
            if (mFastScroll != null) {
                mFastScroll.onSectionsChanged();
            }
        }

        @Override
        public void onInvalidated() {
            super.onInvalidated();
            if (mFastScroll != null) {
                mFastScroll.onSectionsChanged();
            }
        }
    }

它由继承自AbsListView的父类AdapterView的AdapterDataSetObserver, 代码如下 :

class AdapterDataSetObserver extends DataSetObserver {

        private Parcelable mInstanceState = null;
        // 调用Adapter的notifyDataSetChanged的时候会调用所有观察者的onChanged方法,核心实现就在这里
        @Override
        public void onChanged() {
            mDataChanged = true;
            mOldItemCount = mItemCount;
            // 获取Adapter中数据的数量
            mItemCount = getAdapter().getCount();

            // Detect the case where a cursor that was previously invalidated has
            // been repopulated with new data.
            if (AdapterView.this.getAdapter().hasStableIds() && mInstanceState != null
                    && mOldItemCount == 0 && mItemCount > 0) {
                AdapterView.this.onRestoreInstanceState(mInstanceState);
                mInstanceState = null;
            } else {
                rememberSyncState();
            }
            checkFocus();
            // 重新布局ListView、GridView等AdapterView组件
            requestLayout();
        }

        // 代码省略

        public void clearSavedState() {
            mInstanceState = null;
        }
    }

当ListView的数据发生变化时，调用Adapter的notifyDataSetChanged函数，这个函数又会调用DataSetObservable的notifyChanged函数，这个函数会调用所有观察者 (AdapterDataSetObserver) 的onChanged方法。这就是一个观察者模式！

总结：

AdapterView中有一个内部类AdapterDataSetObserver,在ListView设置Adapter时会构建一个AdapterDataSetObserver，并且注册到Adapter中，这个就是一个观察者。而Adapter中包含一个数据集可观察者DataSetObservable，在数据数量发生变更时开发者手动调用AdapternotifyDataSetChanged，而notifyDataSetChanged实际上会调用DataSetObservable的notifyChanged函数，该函数会遍历所有观察者的onChanged函数。在AdapterDataSetObserver的onChanged函数中会获取Adapter中数据集的新数量，然后调用ListView的requestLayout()方法重新进行布局，更新用户界面。

比较知名的使用观察者模式的开源框架有
EventBus
RxJava

5、模式总结

5.1 优点

• 观察者和被观察者是抽象耦合的。
• 建立一套触发机制。

5.2 缺点

• 如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话，将所有的观察者都通知到会花费很多时间。
• 如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。
• 观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。