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设计模式四、行为设计模式（1）

news 来源：原创 2025/8/23 18:59:55

在设计模式的世界里，23种经典设计模式通常被分为三大类：创建型、结构型和行为型。创建型设计模式关注对象创建的问题，结构性设计模式关注于类或对象的组合和组装的问题，行为型设计模式则主要关注于类或对象之间的交互问题。

行为设计模式的数量较多，共有11种，几乎占据了23种经典设计模式的一半。这些模式分别为：观察者模式、模板模式、策略模式、职责链模式、状态模式、迭代器模式、访问者模式、备忘录模式、命令模式、解释器模式和中介模式。

一、观察者模式

1、概述

观察者模式是一种行为设计模式，允许对象间存在一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖它的对象都会得到通知并自动更新，在这种设计模式种，发生状态改变的对象被称为“主题”（Subject），依赖它的对象成为“观察者”（Observer）。

观察者模式（Observer Design Pattern）也被称为发布订阅模式（Publish-Subscribe Design Pattern）。在GoF的设计模式书中，它的定义是这样的：

Define a one-to-many dependency between objects so that when one object changes state, all its dependents are notified and updated automatically.

翻译成中文就是说：在对象之间定义一个一对多的依赖，当一个对象状态改变的时候，所有依赖的对象都会自动收到通知。

一般情况下，被依赖的对象叫作被观察者（Observable），依赖的对象叫作观察者（Observer）。不过，在实际的项目开发中，这两种对象的称呼是比较灵活的，有各种不同的叫法，比如：Subject-Observer 、Publisher-Subscriber、Producer-Consumer等等。不管怎么称呼，只要应用场景符合刚刚给出的定义，都可以看作观察者模式。

简单例子：假设我们有一个气象站，需要向许多不同的显示设备（如手机App、网站、电子屏幕等）提供实施天气数据。

首先我们创建一个Subject接口，表示主题：

    public interface Subject {void registerObserver(Observer o);void removeObserver(Observer o);void notifyObservers();}

接下来，创建一个Observer接口，表示观察者：

public interface Observer {void update(float temperature, float humidity, float pressure);
}

创建一个具体的主体，如WeatherStation，实现Subject接口：

public class WeatherStation implements Subject {private ArrayList<Observer> observers;// 温度private float temperature;// 湿度private float humidity;// 大气压private float pressure;public WeatherStation() {observers = new ArrayList<>();}// 注册一个观察者的方法@Overridepublic void registerObserver(Observer o) {observers.add(o);}// 移除一个观察者的方法@Overridepublic void removeObserver(Observer o) {int index = observers.indexOf(o);if (index >= 0) {observers.remove(index);}}// 通知所有的观察者@Overridepublic void notifyObservers() {// 循环所有的观察者，通知其当前的气象信息for (Observer o : observers) {o.update(temperature, humidity, pressure);}}// 修改气象内容public void measurementsChanged() {notifyObservers();}// 当测量值发生了变化的时候public void setMeasurements(float temperature, float humidity, floatpressure) {this.temperature = temperature;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;// 测量值发生了变化measurementsChanged();}
}

最后我们创建一个具体的观察者，如PhoneAPP，实现Observer接口：

public class PhoneApp implements Observer {private float temperature;private float humidity;private float pressure;private Subject weatherStation;public PhoneApp(Subject weatherStation) {this.weatherStation = weatherStation;weatherStation.registerObserver(this);}@Overridepublic void update(float temperature, float humidity, float pressure) {this.temperature = temperature;this.humidity = humidity;this.pressure = pressure;display();}public void display() {System.out.println("PhoneApp: Temperature: " + temperature + "°C,Humidity: " + humidity + "%, Pressure: " + pressure + " hPa");}
}

现在我们可以创建一个WeatherStation实例并向其注册PhoneApp观察者。当WeatherStation的数据发生变化时，PhoneApp会收到通知并更新自己的显示。

public class Main {public static void main(String[] args) {WeatherStation weatherStation = new WeatherStation();PhoneApp phoneApp = new PhoneApp(weatherStation);// 模拟气象站数据更新weatherStation.setMeasurements(25, 65, 1010);weatherStation.setMeasurements(22, 58, 1005);// 添加更多观察者 网站上显示-电子大屏WebsiteDisplay websiteDisplay = new WebsiteDisplay(weatherStation);ElectronicScreen electronicScreen = new ElectronicScreen(weatherStation);// 再次模拟气象站数据更新weatherStation.setMeasurements(18, 52, 1008);}
}

这个例子中，我们创建了一个WeatherStation实例，并向其注册了PhoneApp、WebsiteDisplay和ElectronicScreen观察者，当WeatherStation的数据发生变化这个例子展示了观察者模式的优点：
1）观察者和主题之间解耦：主题只需要知道观察者实现了Observer接口，而无需了解具体的实现细节。
2）可以动态的添加和删除观察者：通过调用registerObserver 和 removeObserver方法，可以在运行时添加和删除观察者。
3）主题和观察者之间的通信时自动的：当主题的状态发生变化时，观察者会自动得到通知并更新自己的状态。

观察者广泛应用于各种场景，例如事件处理系统、数据同步和更新通知等。上面例子算是观察者模式的 “模板代码”，可以反应该模式大体得设计思路，在真实得软件开发中，并不需要照搬相面的模板代码。观察者模式的实现方法各式各样，函数、类的命名等会根据业务场景的不同有很大的差别，比如 register 函数还可以叫作 attach，remove 函数还可以叫作 detach 等等。不过，万变不离其宗，设计思路都是差不多的。

了解了观察者设计模式的基本使用方式，我们接下来看看他的具体使用场景

一、观察者模式

1、概述

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