设计模式之观察者模式：一对多依赖，状态变更自动通知

这是 2020 年 7 月整理的设计模式专题第十二篇。观察者模式是”发布-订阅”思想的鼻祖——对象状态一变，所有关注它的对象自动收到通知。MQ、事件监听、消息推送都是它的延伸。

简单说明

观察者模式（Observer Pattern）：定义了对象之间的一对多依赖，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。

• 当主题对象发生变化时，它的所有依赖者（观察者）都会收到通知并更新；
• 观察者模式使观察者和被观察者之间建立一个抽象的耦合；
• 观察者模式支持广播通信；
• 应用：监听器，例如 ServletRequestListener。

主题（被观察者）──> 通知 ──> 观察者1
      │                        ├──> 观察者2
      │                        └──> 观察者3
（一对多：一个主题，多个观察者，变化即广播）

代码实现

以”课程被提问、老师收到通知”为例：

/**
 * 描述：课程问题实体类
 */
@Data
public class Question {
    private Question() {
    }

    public Question(String desc, String username) {
        this.desc = desc;
        this.username = username;
    }

    /** 问题描述 */
    private String desc;
    /** 提问人 */
    private String username;
}

/**
 * 描述：课程，继承被观察者对象
 */
@Data
public class Course extends Observable {
    private String courseName;

    public Course(String courseName) {
        this.courseName = courseName;
    }

    public void hasQuestion(Question question) {
        setChanged();             // 标记状态已改变
        notifyObservers(question); // 广播通知所有观察者
    }
}

/**
 * 描述：老师，观察者，观察课程是否被提问
 */
public class Teacher implements Observer {
    private String teacherName;

    public Teacher(String teacherName) {
        this.teacherName = teacherName;
    }

    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        if (o instanceof Course) {
            Course course = (Course) o;
            Question question = (Question) arg;
            System.out.println(teacherName + "老师您好，您的课程" + course.getCourseName() + "被"
                    + question.getUsername() + "同学提问：" + question.getDesc());
        }
    }
}

public class ObserverTest {
    public static void main(String[] args) {
        Course course = new Course("Java架构师");
        Teacher teacher = new Teacher("zhangsan");
        course.addObserver(teacher);
        course.hasQuestion(new Question("final怎么用？", "李二狗"));
    }
}

核心三要素：

1. 被观察者继承 Observable：拥有添加/删除观察者、通知的能力；
2. setChanged() + notifyObservers(arg)：先标记状态变化，再广播（arg 为传递的数据）；
3. 观察者实现 Observer：实现 update(o, arg) 接收通知。

注：JDK 的 Observable/Observer 在 Java 9 已标记废弃，生产环境更推荐手写观察者接口或使用事件总线/Spring 事件。核心思想不变：主题持有观察者列表，变化时遍历通知。

观察者模式的价值

抽象耦合：主题（Course）只认识 Observer 接口，不认识具体的 Teacher。新增一种观察者（比如”助教""管理员”）时，主题代码完全不用改——只需实现 Observer 接口并 addObserver。

广播通信：一个主题可以被多个观察者监听，notifyObservers 一次通知所有观察者；同一个观察者也可以监听多个主题。

适用场景与优缺点

适用场景：

• 一个对象的改变需要同时改变其他对象，且不知道具体有多少对象要改变；
• 需要广播通信（一对多通知）；
• 事件驱动架构（GUI 事件、MQ 消息、Spring 事件监听）。

优点：

• 观察者与被观察者抽象耦合，易于扩展；
• 支持广播通信；
• 符合开闭原则（新增观察者不改主题）。

缺点：

• 通知顺序不可控，观察者之间可能互相影响；
• 如果观察者处理逻辑复杂，通知链可能拖慢主题（异步可缓解）；
• 观察者过多时，内存泄漏风险（忘了解除注册）。

现实中的应用

小结

• 观察者模式定义一对多依赖，主题变化自动通知所有观察者。
• 实现：被观察者继承/持有观察者列表，setChanged() + notifyObservers() 广播；观察者实现 update()。
• 价值：抽象耦合（主题只认接口）、广播通信、符合开闭原则。
• 注意：JDK 的 Observable 已废弃，但思想仍是事件驱动的基础。
• 一句话：状态一变，广而告之——关注我的人都自动收到消息。