16.2 观察器模式

观察器（Observer）模式解决的是一个相当普通的问题：由于某些对象的状态发生了改变，所以一组对象都需要更新，那么该如何解决？在Smalltalk的MVC（模型－视图－控制器）的“模型－视图”部分中，或在几乎等价的“文档－视图结构”中，大家可以看到这个问题。现在我们有一些数据（“文档”）以及多个视图，假定为一张图（Plot）和一个文本视图。若改变了数据，两个视图必须知道对自己进行更新，而那正是“观察器”要负责的工作。这是一种十分常见的问题，它的解决方案已包括进标准的java.util库中。

在Java中，有两种类型的对象用来实现观察器模式。其中，Observable类用于跟踪那些当发生一个改变时希望收到通知的所有个体——无论“状态”是否改变。如果有人说“好了，所有人都要检查自己，并可能要进行更新”，那么Observable类会执行这个任务——为列表中的每个“人”都调用notifyObservers()方法。notifyObservers()方法属于基类Observable的一部分。

在观察器模式中，实际有两个方面可能发生变化：观察对象的数量以及更新的方式。也就是说，观察器模式允许我们同时修改这两个方面，不会干扰围绕在它周围的其他代码。

下面这个例子类似于第14章的ColorBoxes示例。箱子（Boxes）置于一个屏幕网格中，每个都初始化一种随机的颜色。此外，每个箱子都“实现”（implement）了“观察器”（Observer）接口，而且随一个Observable对象进行了注册。若点击一个箱子，其他所有箱子都会收到一个通知，指出一个改变已经发生。这是由于Observable对象会自动调用每个Observer对象的update()方法。在这个方法内，箱子会检查被点中的那个箱子是否与自己紧邻。若答案是肯定的，那么也修改自己的颜色，保持与点中那个箱子的协调。

  1. //: BoxObserver.java
  2. // Demonstration of Observer pattern using
  3. // Java's built-in observer classes.
  4. import java.awt.*;
  5. import java.awt.event.*;
  6. import java.util.*;
  8. // You must inherit a new type of Observable:
  9. class BoxObservable extends Observable {
  10.   public void notifyObservers(Object b) {
  11.     // Otherwise it won't propagate changes:
  12.     setChanged();
  13.     super.notifyObservers(b);
  14.   }
  15. }
  17. public class BoxObserver extends Frame {
  18.   Observable notifier = new BoxObservable();
  19.   public BoxObserver(int grid) {
  20.     setTitle("Demonstrates Observer pattern");
  21.     setLayout(new GridLayout(grid, grid));
  22.     for(int x = 0; x < grid; x++)
  23.       for(int y = 0; y < grid; y++)
  24.         add(new OCBox(x, y, notifier));
  25.   }   
  26.   public static void main(String[] args) {
  27.     int grid = 8;
  28.     if(args.length > 0)
  29.       grid = Integer.parseInt(args[0]);
  30.     Frame f = new BoxObserver(grid);
  31.     f.setSize(500, 400);
  32.     f.setVisible(true);
  33.     f.addWindowListener(
  34.       new WindowAdapter() {
  35.         public void windowClosing(WindowEvent e) {
  36.           System.exit(0);
  37.         }
  38.       });
  39.   }
  40. }
  42. class OCBox extends Canvas implements Observer {
  43.   Observable notifier;
  44.   int x, y; // Locations in grid
  45.   Color cColor = newColor();
  46.   static final Color[] colors = {
  47.     Color.black, Color.blue, Color.cyan,
  48.     Color.darkGray, Color.gray, Color.green,
  49.     Color.lightGray, Color.magenta,
  50.     Color.orange, Color.pink, Color.red,
  51.     Color.white, Color.yellow
  52.   };
  53.   static final Color newColor() {
  54.     return colors[
  55.       (int)(Math.random() * colors.length)
  56.     ];
  57.   }
  58.   OCBox(int x, int y, Observable notifier) {
  59.     this.x = x;
  60.     this.y = y;
  61.     notifier.addObserver(this);
  62.     this.notifier = notifier;
  63.     addMouseListener(new ML());
  64.   }
  65.   public void paint(Graphics  g) {
  66.     g.setColor(cColor);
  67.     Dimension s = getSize();
  68.     g.fillRect(0, 0, s.width, s.height);
  69.   }
  70.   class ML extends MouseAdapter {
  71.     public void mousePressed(MouseEvent e) {
  72.       notifier.notifyObservers(OCBox.this);
  73.     }
  74.   }
  75.   public void update(Observable o, Object arg) {
  76.     OCBox clicked = (OCBox)arg;
  77.     if(nextTo(clicked)) {
  78.       cColor = clicked.cColor;
  79.       repaint();
  80.     }
  81.   }
  82.   private final boolean nextTo(OCBox b) {
  83.     return Math.abs(x - b.x) <= 1 &&
  84.            Math.abs(y - b.y) <= 1;
  85.   }
  86. } ///:~

如果是首次查阅Observable的联机帮助文档，可能会多少感到有些困惑，因为它似乎表明可以用一个原始的Observable对象来管理更新。但这种说法是不成立的；大家可自己试试——在BoxObserver中，创建一个Observable对象，替换BoxObservable对象，看看会有什么事情发生。事实上，什么事情也不会发生。为真正产生效果，必须从Observable继承，并在派生类代码的某个地方调用setChanged()。这个方法需要设置changed（已改变）标志，它意味着当我们调用notifyObservers()的时候，所有观察器事实上都会收到通知。在上面的例子中，setChanged()只是简单地在notifyObservers()中调用，大家可依据符合实际情况的任何标准决定何时调用setChanged()。

BoxObserver包含了单个Observable对象，名为notifier。每次创建一个OCBox对象时，它都会同notifier联系到一起。在OCBox中，只要点击鼠标，就会发出对notifyObservers()方法的调用，并将被点中的那个对象作为一个参数传递进去，使收到消息（用它们的update()方法）的所有箱子都能知道谁被点中了，并据此判断自己是否也要变动。通过notifyObservers()和update()中的代码的结合，我们可以应付一些非常复杂的局面。

在notifyObservers()方法中，表面上似乎观察器收到通知的方式必须在编译期间固定下来。然而，只要稍微仔细研究一下上面的代码，就会发现BoxObserver或OCBox中唯一需要留意是否使用BoxObservable的地方就是创建Observable对象的时候——从那时开始，所有东西都会使用基本的Observable接口。这意味着以后若想更改通知方式，可以继承其他Observable类，并在运行期间交换它们。