設計模式之觀察者模式源碼分析及實踐

今日科技快訊

4月27日，滴滴出行與國際金融公司(IFC)簽署合作諒解備忘錄，將在新興市場中開啟女性發展、數字普惠金融、綠色金融及跨國合作等領域的合作。滴滴表示，在這一合作框架下，雙方將探索利用數字技術實現賦能女性乘客、司機、女性中小型企業主及女性員工。

作者簡介

咦！今天好像是周六哦！接下來的三天就不再發文章了，這裡提前祝大家五一節快樂！

本篇來自Marker_Sky的投稿，分享了觀察者模式 源碼分析和在 RecyclerView 中的體現，一起來看看！希望大家喜歡。

Marker_Sky的博客地址：

https://www.jianshu.com/u/d46b4a47db84

前言

最近在學習 EventBus 和 RxJava 相關知識，了解到兩者都使用了觀察者模式。以前對該模式只有一個模糊的概念，導致看 E 和 R 時一知半解，所以下定決心把這個模式仔細回顧和記錄一下。

正文

觀察者模式相關概念定義：一個對象和多個形成依賴關係，當一個對象改變狀態，所以依賴於它的對象都會得到通知並執行相應邏輯。

簡單理解：A 是被觀察者，B、C、D 是觀察者。當 A 發生變化時發出通知告知 B、C、D，然後 B、C、D 可根據 A 發送的數據來做具體的事情。

重要作用：解耦。也就是將觀察者和被觀察者解耦。

解耦的好處不用多說，設計模式中 單一職責原則 也表明我們希望每個實體（類、函數、模塊等）能引起其改變的原因只有它自己。

也就是說，我們希望觀察者的邏輯和被觀察者的邏輯是分離的。

使用場景

某些時候需要一些對象有所關聯，而且這種關聯是可以拆分而不是組合在一起的。

某一事件發生，需要向多方觸發。

消息交換，如消息隊列、事件匯流排的處理機制。

UML類圖

觀察者模式主要角色

Subject：抽象主題，被觀察者（Observable）的抽象，管理著眾多觀察者的實現，可以實現添加或刪除觀察者的功能。

ConcreteSubject：具體主題，被觀察者（Observable）的實現，通過該實現來向觀察者發送通知。

Observer：抽象觀察者（Observer），觀察者的抽象。一般是介面，實現該介面生成各種各樣的觀察者。

ConcreteObserver：具體觀察者，抽象觀察者的具體實現，當被觀察者發生變化時執行具體邏輯。

概念理解起來確實比較麻煩，但是結合具體的例子來理解的話會好很多，下面就是一個簡單的例子。

觀察者模式簡單實現

要實現的功能：定義一個數據源，當數據源發生變化時，其它所有觀察者收到消息並更新 UI。

具體步驟

定義一個數據源 DataSource，繼承 Observable。Observable 屬於觀察者模式中的抽象主題(Subject)，那麼這個實現類 DataSource 就是具體主題（ConcreteSubject）了。

這個實現類的具體作用是作為被觀察者，當它的數據發生變化時去通知所有觀察者。

首先定義一個更新數據的方法 updateData()，參數是可以被觀察者接收的任意類型。

這裡定義的是 String 類型的，因為我的觀察者是自定義 TextView，需要 String 來更新數據。setChanged() 這個是父類 Observable 中的方法，用來改變一個標記，表明數據已經更新。後面會根據該標記來決定是否通知所有觀察者。notifyObservers(content)父類中的方法，該方法會調用所有觀察者的 update() 方法實現數據的傳遞更新。

定義觀察者 MyTextView，這是我自己定義的 TextView，實現了 Observer 介面。

Observer 介面就是抽象觀察者了，那麼這裡的實現類 MyTextView 就是具體觀察者角色（ConcreteObserver）了。

自定義 TextView，三個構造函數不多說。update(Observable o, Object arg) 方法是介面 Observer 中的方法，參數 Observable o 是具體的觀察者類，Object arg是具體的數據。

定義 ObserverTestActivity，布局中寫個 Button 模擬數據發生變化。接著使用剛才自定義的 MyTextView，這裡寫了兩個。

模擬數據變化並通知 UI。

要注意的是只有把所有被觀察者使用 addObserver() 添加進來才會收到後續數據更新。

效果

當我點擊按鈕時，兩個 TextView 的數據都發生了變化。

源碼分析

結合上文例子分析 java.util 包下的 Observer 和 Observable 的實現。

介面 Observer

很簡單的一個介面，只定義了一個 update() 方法，參數 Observable 和 Object。

Observable o 表示具體的被觀察者對象，Object arg 是要傳遞和更新的數據。

上文 MyTextView 實現該介面，並實現 update() 方法。該方法的作用是當 DataSource 發生數據變化時，會遍歷所有已添加的 MyTextView 並調用它們的 update() 方法來更新 UI。

類 Observable

該類比較簡單，按注釋順序來看：

兩個變數 changed 和 obs。changed是數據是否變化的標記，主要作用是避免重複通知觀察者。obs是一個自增長的數組，用來存放具體的觀察者對象，也就是實現了 Observer 的實現類。

這裡有一個知識點：設計模式的 依賴倒置原則：面向介面編程而不是面向具體對象編程。這個 obs 數組存放的是介面類型而不是某個具體實現類型表明了這一點。

添加和刪除觀察者對象的方法就是往數組 obs 添加和刪除元素。

notifyObservers() 通知所有觀察者，可以看到該函數使用了 synchronized 保證線程安全，然後 hasChanged() 獲取當前標記狀態，如果標記為 false 則 return 不進行通知。

那麼這個標記什麼時候才能為 true 呢？是在該類的子類中，也就是剛才例子中 DataSource 數據源類 updateData() 方法中首先調用 setChanged() 來設置標記為 true，表明數據即將進行更新。

之後將數組 obs 轉化為 Object 數組，設置標記為 false，然後遍歷 obs 數組並調用所有元素的 update() 方法。也就是例子中所有添加進來的 MyTextView 對象的 update() 方法都會被調用，所有 MyTextView 的 text 發生變化。

到這裡 Observer（抽象觀察者） 和 Observable（抽象被觀察者）已經分析的差不多了，那麼再結合剛才的例子來總結一下：

MyTextView 實現 Observer，是具體的觀察者。實現方法 update() 來執行具體的邏輯。

DataSource 繼承 Observable，是具體的被觀察者。通過 notifyObservers() 方法傳遞具體數據來實現通知所有觀察者，傳遞的具體邏輯是在父類中實現的。

Observable 作為抽象被觀察者實現具體的數據傳遞邏輯，其內部維護了一個標記和具體觀察者列表，當數據發生變化時遍歷該列表並通過調用 update() 方法來通知具體觀察者實現不同的邏輯。

觀察者模式在 RecyclerView 中的體現

通過以上對觀察者模式的了解，四個主要角色 抽象觀察者、具體觀察者、抽象被觀察者和具體觀察者 起到了重要作用，而他們的運作是通過三個重要方法 註冊觀察者、解除註冊、發送通知，那麼分析 RecyclerView 也要從這幾點入手。

首先我們知道 RecyclerView 中使用了觀察者模式（和 ListView 類似），也知道 notifyDataSetChanged() 起到通知界面刷新的功能，那麼就從這個方法入手。

RecyclerView.Adapter # notifyDataSetChanged()

這個方法其實是在 RecyclerView 的內部靜態抽象類 Adapter 中，可以看到 notifyDataSetChanged() 實際調用了 Adapter 的成員變數 mObservable 的 notifyChanged() 方法，該方法的實現暫且不管。這個變數 mObservable 命名方式很熟悉，那麼就去看一下這個 AdapterDataObservable 類吧。

這個類繼承了 Observable，看樣子是一個被觀察者實現類，為了驗證一下，去看看 Observable 類。

類Observable

我特意把包名也貼出來了，它不是 java 里的 Observable，而是 android 自己的實現。protected final ArrayList mObservers = new ArrayList();：根據這個 ArrayList 可以看出該類維護了一個類列表，那麼這類應該就是具體觀察者了。registerObserver()、unregisterObserver()、unregisterAll() 符合抽象被觀察者管理具體觀察者的邏輯，所以這個類就是抽象被觀察者角色了。

這樣就可以確定剛才 RecyclerView.AdapterDataObservable 是一個具體被觀察者了。理一下現在得到的邏輯：

RecyclerView 靜態內部類 AdapterDataObservable 是具體被觀察者，Observable 類是 抽象被觀察者，他們管理著具體觀察者。Adapter 中持有具體被觀察者實例 mObservable。我們調用 notifyDataSetChanged() 實際調用了 具體被觀察者實例 mObservable 的 notifyChanged() 方法。

那麼接下來分析一下 mObservable.notifyChanged(); 幹了什麼：

AdapterDataObservable # notifyChanged()

這個方法做的事情很簡單，遍歷 mObservers，獲取其中的具體觀察者並調用他們的 onChanged() 方法達到發送通知的目的。這個 mObservers 其實是一個 ArrayList，是由抽象被觀察者（Observable）管理的列表，在剛才的 Observable 類中早就定義好了。

在這裡找到了發送通知的方法，遍歷所有的具體觀察者並調用他們的 onChanged() 方法，那麼再看一下 onChanged() 方法的實現：

可以看到是抽象類的空實現，那麼就去找它的實現類，Ctrl+F 搜索 "extends AdapterDataObserver"。歐耶找到了，這就說明實現類也定義本類中。其實大多數實現類並不在本類中，這個小技巧也就是偶爾取巧用得上（#滑稽）。

類 RecyclerViewDataObserver

可以看到重寫的 onChanged() 中調用了 requestLayout() 申請重新布局，至於怎樣實現，感興趣的同學可以參考我另一篇文章：

Android View：一條線理解 View 繪製流程：

https://www.jianshu.com/p/e9ce78a01a93

那麼回到正題，RecyclerViewDataObserver 實現了抽象類 AdapterDataObserver 的方法並被具體被觀察者調用通知。那麼可以得出結論：AdapterDataObserver 是抽象觀察者，抽象出各種通知方法。RecyclerViewDataObserver 是具體觀察者，實現抽象觀察者中的方法執行具體邏輯。

這樣四個角色都找齊了，三個方法只找到了發送通知的。還差註冊和解除觀察者的方法，這兩個方法在 setAdapter 中所體現：

RecyclerView # setAdapter()

註冊和解除觀察者實際是在 setAdapterInternal() 中：

RecyclerView # setAdapterInternal()

上面的代碼主要關注的是下面兩點：

第一個 if 中如果 mAdapter 不為 null，也就是重新設置 RecyclerView 的 adapter 時先解除舊的觀察者對象，為新的 adapter 註冊觀察者。

注意這裡傳遞的參數 mObserver 是 RecyclerViewDataObserver 類型的，這個類是具體觀察者。

mAdapter.unregisterAdapterDataObserver 舊的 adapter 解除註冊，adapter.registerAdapterDataObserver(mObserver); 新的 adapter 註冊具體觀察者。

Adapter # registerAdapterDataObserver()、unregisterAdapterDataObserver()

可以看到解除和註冊的方法是通過 Adapter 中保存的具體被觀察者對象實例（mObservable）調用父類抽象被觀察者（Observable）中的註冊和解除觀察者來完成的。先看傳遞過來的參數類型是 AdapterDataObserver，也就是我們的抽象觀察者，也就說明了抽象被觀察者中維護的 ArrayList mObservers 的這個 就是 AdapterDataObserver。而這個 ArrayList 具體保存的是 AdapterDataObserver 的實現類 RecyclerViewDataObserver。

這一塊我表達的可能不夠清晰，那麼這裡的邏輯再理清一下：

在 setAdapter() 的過程中，將具體觀察者類的實例 mObserver 作為參數傳遞，用於設置具體的觀察者。然後調用 Adapter 中的 registerAdapterDataObserver(AdapterDataObserver observer) 方法進行註冊，因為 mObserver 是 AdapterDataObserver 的子類實例，所以可以接收。接著再通過 Adapter 中的 具體被觀察者實例 mObservable 調用父類 Observable 中的註冊和解除註冊方法處理邏輯。到這裡就差不多完成了整個過程：

抽象被觀察者：Observable

具體被觀察者：AdapterDataObservable

抽象觀察者：AdapterDataObserver

具體觀察者：RecyclerViewDataObserver

註冊：registerAdapterDataObserver()

解除註冊：unregisterAdapterDataObserver()

發送消息：notifyDataSetChanged() --> mObservable.notifyChanged() --> mObservers.get(i).onChanged()

觀察者模式其它實現

觀察者模式除了上文 java 包中的實現外，還有其它實現方式。話說回來，只要大方向不錯，根據實際需求去定製設計模式和代碼或許更好。

這裡記錄一下百度百科中記錄的觀察者模式 Demo。

首先是抽象主題，被觀察者抽象：

從上面代碼可以看出：

ArrayList> obserList：觀察者列表，Observable 維護著所有抽象觀察者。

registerObserver()、unRegisterObserver()：Observable 包含添加和移除觀察者對象的方法。

notifyObservers()：通知所有觀察者的函數，可以自己實現來統一管理，也可以交給子類去實現。這裡是抽象方法，由子類實現。

抽象觀察者，定義更新方法

具體被觀察者，繼承 Observable 類。

notifyObserver()：實現父類抽象方法 notifyObserver()，遍歷所有觀察者，通過 java 反射機制調用具體觀察中類的方法。

具體觀察者類，需要添加到抽象被觀察者維護的列表中。

總結

綜上，只有找到四個重要角色：抽象觀察者、具體觀察者、抽象被觀察者和具體觀察者，以及三個方法：註冊、解除註冊和發送通知，就可以理清觀察者模式的應用了。

觀察者模式的優點

解耦

觀察者和被觀察者之間建立的是一個抽象的耦合，被觀察者並不需要了解每一個具體的觀察者，但是可以通過共同的介面來控制它們。

擴展性高

如果需要創建新的觀察者，只需要實現觀察者抽象介面即可。

觀察者模式的缺點

效率問題。如果觀察者數量過多，遍歷並按順序執行它們的方法會產生效率問題。或者某個觀察者所執行的代碼過於繁瑣，影響其他觀察者信息或數據的接收。

有關觀察者模式的記錄就先到這裡，在學會這些知識後靈活運用才是最重要的。個人覺得沒有最好的代碼，只有最合適的代碼。

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