理解 Java 中的觀察者設計模式

理解 Java 中的觀察者設計模式

問題

觀察者模式解決了當另一個物件（主體）的狀態改變時自動通知一組物件（觀察者）的需求。這在一個物件需要根據另一個物件的變更保持更新的情況下非常有用，例如在事件驅動系統或通知系統中。

解決方案

觀察者模式涉及兩個主要組件：

1. 主題： 持有某種狀態並通知觀察者此狀態改變的對象。
2. Observer： 定義 update 方法的接口，主體調用該方法來通知觀察者發生變化。

主題維護一個觀察者列表，並在其狀態變化時透過呼叫其更新方法來通知他們。

優點和缺點

優點

• 解耦：此模式促進主體和觀察者之間的鬆散耦合，使它們能夠獨立發展。
• 反應性：使觀察者能夠在主體狀態改變時自動接收更新，支援反應式系統的發展。
• 可擴充性：可以新增新的觀察者，而無需修改現有主題或其他觀察者的程式碼。

缺點

• 複雜性：可能會引入額外的複雜性，特別是在具有許多觀察者和頻繁事件的系統中。
• 觀察者管理：管理觀察者的生命週期（包括註冊和刪除）可能很複雜。
• 潛在的效能問題：通知大量觀察者可能會影響效能，尤其是在更新方法複雜的情況下。

實際應用範例

觀察者模式的一個實際範例是社群媒體通知系統，其中使用者（觀察者）收到朋友（主題）活動的通知，例如貼文和狀態更新。

Java 中的範例程式碼

java
// Observer Interface
public interface Observer {
    void update(String message);
}

// Subject Interface
public interface Subject {
    void registerObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers();
}

// Concrete Subject
public class SocialMediaAccount implements Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    private String statusUpdate;

    @Override
    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    @Override
    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(statusUpdate);
        }
    }

    public void postUpdate(String status) {
        this.statusUpdate = status;
        notifyObservers();
    }
}

// Concrete Observer
public class Follower implements Observer {
    private String name;

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

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

// Client Code
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        SocialMediaAccount account = new SocialMediaAccount();

        Observer follower1 = new Follower("Alice");
        Observer follower2 = new Follower("Bob");

        account.registerObserver(follower1);
        account.registerObserver(follower2);

        account.postUpdate("Hello, followers!");
        account.postUpdate("Check out my new post!");

        account.removeObserver(follower1);
        account.postUpdate("Another update!");
    }
}

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