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观察者模式详解实战

news 来源：原创 2025/8/24 4:04:39

观察者模式深度解析与实战案例

一、传统观察者模式痛点分析

强制接收所有通知：观察者被迫处理无关事件
事件信息不透明：状态变更缺乏上下文信息
类型安全缺失：需要手动进行类型判断和转换
扩展成本高：新增事件类型需要修改接口

二、增强型观察者模式解决方案

import java.util.*;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;// ================== 事件体系 ==================
/*** 事件标记接口（事件对象）*/
interface Event {Order getSource();
}/*** 订单创建事件 *///jdk16以上语法
record OrderCreatedEvent(Order order, Date createTime) implements Event {@Overridepublic Order getSource() {return order;}
}/*** 订单支付事件*///jdk16以上语法
record OrderPaidEvent(Order order, String paymentMethod) implements Event {@Overridepublic Order getSource() {return order;}
}/*** 订单完成事件*///jdk16以上语法
record OrderCompletedEvent(Order order, String operator) implements Event {@Overridepublic Order getSource() {return order;}
}// ================== 核心接口 ==================
@FunctionalInterface
interface EventListener<E extends Event> {void onEvent(E event);
}class EventPublisher {// 线程安全的观察者注册表（事件类型 -> 监听器列表）private final Map<Class<? extends Event>, List<EventListener<?>>> listeners = new ConcurrentHashMap<>();// 对象锁解决并发修改问题private final Object lock = new Object();/*** 注册事件监听器（类型安全）* @param eventType 事件类型* @param listener 事件监听器*/public <E extends Event> void subscribe(Class<E> eventType, EventListener<E> listener) {synchronized (lock) {listeners.computeIfAbsent(eventType, k -> new CopyOnWriteArrayList<>()).add(listener);}}/*** 取消注册（精确到具体监听器实例）*/public <E extends Event> void unsubscribe(Class<E> eventType, EventListener<E> listener) {synchronized (lock) {List<EventListener<?>> list = listeners.get(eventType);if (list != null) {list.removeIf(l -> l == listener);}}}/*** 发布事件（支持事件溯源）*/public void publish(Event event) {Class<? extends Event> eventType = event.getClass();List<EventListener<?>> eventListeners = listeners.get(eventType);if (eventListeners != null) {for (EventListener<?> listener : eventListeners) {// 类型安全的回调（无需强制转换）@SuppressWarnings("unchecked")EventListener<Event> specificListener = (EventListener<Event>) listener;specificListener.onEvent(event);}}}
}// ================== 业务对象 ==================
class Order {private final String orderId;private OrderStatus status;private final List<String> statusHistory = new ArrayList<>();public Order(String orderId) {this.orderId = orderId;this.status = OrderStatus.CREATED;statusHistory.add("Order created at " + new Date());}// 状态变更方法（封装状态转换逻辑）public void pay(String paymentMethod) {if (status != OrderStatus.CREATED) {throw new IllegalStateException("Invalid order status for payment");}status = OrderStatus.PAID;statusHistory.add("Paid with " + paymentMethod + " at " + new Date());}public void complete(String operator) {if (status != OrderStatus.PAID) {throw new IllegalStateException("Order must be paid before completion");}status = OrderStatus.COMPLETED;statusHistory.add("Completed by " + operator + " at " + new Date());}public String getOrderId() { return orderId; }public OrderStatus getStatus() { return status; }public List<String> getStatusHistory() { return Collections.unmodifiableList(statusHistory); }enum OrderStatus { CREATED, PAID, COMPLETED }
}// ================== 监听器实现 ==================
class InventoryService implements EventListener<OrderPaidEvent> {@Overridepublic void onEvent(OrderPaidEvent event) {Order order = event.getSource();System.out.printf("[库存系统] 订单 %s 已支付，准备出库（支付方式：%s）%n",order.getOrderId(), event.paymentMethod());}
}class PaymentService implements EventListener<OrderCompletedEvent> {@Overridepublic void onEvent(OrderCompletedEvent event) {Order order = event.getSource();System.out.printf("[支付系统] 订单 %s 已完成，准备结算（操作员：%s）%n",order.getOrderId(), event.operator());}
}class AuditLogger implements EventListener<Event> {@Overridepublic void onEvent(Event event) {Order order = event.getSource();System.out.printf("[审计日志] 订单 %s 状态变更：%s%n",order.getOrderId(), event.getClass().getSimpleName());}
}// ================== 使用示例 ==================
public class EnhancedObserverPattern {public static void main(String[] args) {// 初始化事件总线EventPublisher publisher = new EventPublisher();// 注册监听器InventoryService inventory = new InventoryService();PaymentService payment = new PaymentService();AuditLogger logger = new AuditLogger();publisher.subscribe(OrderPaidEvent.class, inventory);publisher.subscribe(OrderCompletedEvent.class, payment);publisher.subscribe(Event.class, logger);  // 监听所有事件// 创建订单并触发事件Order order = new Order("ORDER_20230720_001");publisher.publish(new OrderCreatedEvent(order, new Date()));// 支付订单order.pay("支付宝");publisher.publish(new OrderPaidEvent(order, "支付宝"));// 完成订单order.complete("操作员A");publisher.publish(new OrderCompletedEvent(order, "操作员A"));// 输出审计日志System.out.println("\n=== 订单状态历史 ===");order.getStatusHistory().forEach(System.out::println);}
}

三、关键改进点解析

事件对象封装：
使用不同事件类型（OrderCreatedEvent, OrderPaidEvent 等）封装状态变更上下文
事件携带完整的业务上下文（支付方式、操作人员等）

类型安全监听：

// 泛型约束确保类型安全
publisher.subscribe(OrderPaidEvent.class, inventory);

编译器自动检查事件类型与监听器的匹配性
消除运行时的类型转换风险

精细事件过滤：

// 审计服务监听所有事件
publisher.subscribe(Event.class, logger);

支持监听具体事件类型或全部事件
通过事件继承体系实现多级监听

线程安全保障：
使用ConcurrentHashMap + CopyOnWriteArrayList保证线程安全
同步块控制关键修改操作

synchronized (lock) {listeners.computeIfAbsent(...)
}

内存泄漏防护：

// 精确取消注册
publisher.unsubscribe(OrderPaidEvent.class, inventory);

提供明确的取消订阅接口
支持基于事件类型和监听器实例的精确注销

四、实战场景问题解决

订单状态追踪：

class Order {private final List<String> statusHistory = new ArrayList<>();
}

完整记录状态变更历史
支持业务追溯和审计
分布式系统适配：

// 事件发布方法可扩展为消息队列发送
public void publish(Event event) {// 本地通知notifyLocal(event);// 发送到消息队列kafkaTemplate.send("order-events", event);
}

方便扩展为分布式事件驱动架构

性能优化：

// 使用CopyOnWriteArrayList保证遍历安全
List<EventListener<?>> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

写时复制集合优化读多写少场景
事件处理异步化（可扩展）

领域事件驱动：

record OrderCreatedEvent(Order order, Date createTime) implements Event

符合领域驱动设计（DDD）理念
事件携带完整的业务语义

五、模式扩展建议

异步事件处理：

// 使用线程池处理事件
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);public void publish(Event event) {executor.submit(() -> {// 事件处理逻辑});
}

提升系统吞吐量
防止阻塞主业务流程

事务事件管理：

@TransactionalEventListener(phase = TransactionPhase.AFTER_COMMIT)
public void handleOrderPaidEvent(OrderPaidEvent event) {// 数据库事务提交后处理
}

集成Spring事务事件机制
确保事件处理与事务一致性
事件溯源（Event Sourcing）：

class EventStore {public void save(Event event) {// 持久化事件到数据库}
}

完整保存所有状态变更事件
支持状态重建和业务追溯

六、设计模式对比

特性	传统观察者模式	增强型事件驱动模式
事件区分	需要手动判断类型	天然支持多事件类型
上下文信息	有限的参数传递	完整的事件对象封装
线程安全	需要自行实现	内置并发控制机制
扩展性	修改接口影响现有实现	新增事件类型无需修改接口
领域模型契合度	面向技术实现	符合领域驱动设计理念

七、适用场景推荐

电商订单状态变更通知
物联网设备状态监控
微服务架构中的领域事件传播
GUI事件处理系统
实时数据监控仪表盘
分布式系统配置更新

比较典型的观察者模式：
鸿蒙通知服务系统
鸿蒙公共事件系统
这两个系统的docs里面都有对应的订阅以及取消订阅接口，通过事件的订阅，然后系统侧去分发事件和通知。

通过这种增强型观察者模式实现，我们不仅解决了传统实现中的类型安全和扩展性问题，还为系统演进为事件驱动架构（EDA）打下了坚实基础。在实际开发中，可以结合具体框架（如Spring Event）进行进一步优化，实现更强大的事件处理能力。

一句话总结

观察者模式是定义对象间一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象状态发生变化时，其所有依赖者都会得到通知并被自动更新。

观察者模式详解实战

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