《观察者模式》｜设计模式系列第23篇

系列：行为型模式 · 观察者模式（Observer Pattern）
关键词：发布订阅、一对多联动、主题、观察者、事件通知、松耦合

一、什么是观察者模式

观察者模式（Observer Pattern）：定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。

属于行为型设计模式。

简单理解：
主题（Subject）内部维护一组观察者列表。当主题状态发生变化，自动广播消息通知所有已注册观察者；观察者收到通知后执行自己的更新逻辑。观察者只订阅主题，主题只知道观察者统一接口，双方松耦合。
例子：新闻订阅，报社（主题）发布新闻，所有订阅读者（观察者）收到推送；前端事件监听、消息通知。

核心意图
建立一对多依赖；主题状态变更，自动通知所有订阅观察者。

适用场景

一个对象状态变化，其他多个对象需要同步响应
事件监听、消息推送、数据变更通知
广播通知场景，订阅者动态增减
MVC 模型，Model变更通知View更新

⚠️ 缺点预警：通知是顺序同步执行，观察者过多会阻塞；循环依赖会触发死循环；无法知道通知是否成功处理。

二、UML结构图

角色划分：

Subject（抽象主题）：提供注册、移除观察者、通知接口
ConcreteSubject（具体主题）：保存状态，状态变更时触发通知
Observer（抽象观察者）：定义update通知回调接口
ConcreteObserver（具体观察者）：实现update方法，收到通知执行业务
Client（客户端）：创建主题与观察者，完成订阅

三、Java 完整示例

场景：WeatherStation 气象站（主题），推送温度信息；Display 显示屏观察者。代码全部使用英文。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// Observer
public interface Observer {
    void update(float temperature);
}

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

// ConcreteSubject
public class WeatherStation implements Subject {
    private List<Observer> observerList = new ArrayList<>();
    private float temperature;

    public void setTemperature(float temperature) {
        this.temperature = temperature;
        notifyObservers();
    }

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

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

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

// ConcreteObserver
public class CurrentDisplay implements Observer {
    @Override
    public void update(float temperature) {
        System.out.println("CurrentDisplay: temperature = " + temperature);
    }
}

public class StatDisplay implements Observer {
    @Override
    public void update(float temperature) {
        System.out.println("StatDisplay: temperature = " + temperature);
    }
}

// Client
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Subject weatherStation = new WeatherStation();
        Observer currentDisplay = new CurrentDisplay();
        Observer statDisplay = new StatDisplay();

        weatherStation.registerObserver(currentDisplay);
        weatherStation.registerObserver(statDisplay);

        ((WeatherStation) weatherStation).setTemperature(25.6f);
        weatherStation.removeObserver(statDisplay);
        ((WeatherStation) weatherStation).setTemperature(28.1f);
    }
}

运行输出：

CurrentDisplay: temperature = 25.6
StatDisplay: temperature = 25.6
CurrentDisplay: temperature = 28.1

四、观察者模式 vs 中介者模式

模式	目标	核心
Observer	一对多单向广播，主题推送消息给订阅者	主题发布，观察者被动接收，观察者之间互不感知
Mediator	多对多双向交互，全部由中介转发	多个同事通过中介通信，同事之间无直接引用

五、优缺点总结

✅ 优点

主题与观察者松耦合，只依赖抽象接口
动态新增/删除观察者，运行时订阅取消订阅
符合开闭原则，新增观察者不修改主题代码

❌ 缺点

默认同步通知，观察者耗时会阻塞主线程
没有消息持久化，未订阅的观察者收不到历史消息
存在循环调用风险

六、框架源码应用

JDK java.util.Observer（已废弃）、java.util.EventListener
Spring ApplicationEvent 事件监听
Guava EventBus
RxJava 响应式流（思想同源）

七、小结

观察者模式核心：主题维护观察者列表；状态变更，自动调用所有观察者update方法推送消息。
开发中优先使用框架事件机制（Spring Event / Guava EventBus），很少手写原生观察者；适合事件广播、数据变更通知场景。