觀察者模式（Observer Pattern）是一種行為設(shè)計(jì)模式，它定義了對象之間的一對多依賴關(guān)系，當(dāng)一個(gè)對象的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，所有依賴它的對象都會(huì)得到通知并自動(dòng)更新。這種模式也被稱作發(fā)布 - 訂閱（Publish - Subscribe）模式。下面從多個(gè)方面詳細(xì)介紹觀察者模式。

模式結(jié)構(gòu)與角色

觀察者模式主要包含以下幾個(gè)角色：

1. 主題（Subject）：也稱為被觀察者，它維護(hù)一個(gè)觀察者列表，提供注冊、移除觀察者的方法，并且在自身狀態(tài)改變時(shí)通知所有注冊的觀察者。
2. 具體主題（Concrete Subject）：實(shí)現(xiàn)主題接口，當(dāng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，調(diào)用通知方法來通知所有觀察者。
3. 觀察者（Observer）：定義了一個(gè)更新方法，當(dāng)主題狀態(tài)改變時(shí)，該方法會(huì)被調(diào)用以進(jìn)行相應(yīng)的更新操作。
4. 具體觀察者（Concrete Observer）：實(shí)現(xiàn)觀察者接口，在接收到主題的通知后，執(zhí)行具體的更新邏輯。

代碼示例

以下是一個(gè)簡單的 Java 代碼示例，模擬一個(gè)天氣站（主題）和多個(gè)顯示器（觀察者）的場景：

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

// 觀察者接口
interface Observer {
    void update(float temperature, float humidity, float pressure);
}

// 主題接口
interface Subject {
    void registerObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers();
}

// 具體主題：天氣站
class WeatherStation implements Subject {
    private List<Observer> observers;
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public WeatherStation() {
        observers = new ArrayList<>();
    }

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

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

    @Override
    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(temperature, humidity, pressure);
        }
    }

    public void measurementsChanged() {
        notifyObservers();
    }

    public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementsChanged();
    }
}

// 具體觀察者：當(dāng)前天氣顯示器
class CurrentConditionsDisplay implements Observer {
    private float temperature;
    private float humidity;
    private Subject weatherStation;

    public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherStation) {
        this.weatherStation = weatherStation;
        weatherStation.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
    }
}

// 客戶端代碼
public class ObserverPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        WeatherStation weatherStation = new WeatherStation();
        CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherStation);

        weatherStation.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
        weatherStation.setMeasurements(82, 70, 29.2f);
        weatherStation.setMeasurements(78, 90, 29.2f);
    }
}

代碼解釋

1. 觀察者接口 Observer：定義了 update 方法，當(dāng)主題狀態(tài)改變時(shí)，觀察者通過該方法接收更新信息。
2. 主題接口 Subject：包含 registerObserver 用于注冊觀察者，removeObserver 用于移除觀察者，notifyObservers 用于通知所有注冊的觀察者。
3. 具體主題 WeatherStation：實(shí)現(xiàn)了 Subject 接口，維護(hù)一個(gè)觀察者列表，當(dāng)天氣測量數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，調(diào)用 notifyObservers 方法通知所有觀察者。
4. 具體觀察者 CurrentConditionsDisplay：實(shí)現(xiàn)了 Observer 接口，在 update 方法中更新顯示的天氣信息，并調(diào)用 display 方法顯示當(dāng)前天氣狀況。
5. 客戶端代碼：創(chuàng)建了天氣站和顯示器對象，天氣站更新測量數(shù)據(jù)，顯示器接收到通知并顯示最新的天氣信息。

優(yōu)點(diǎn)

1. 松耦合：主題和觀察者之間是松耦合的關(guān)系，主題只需要知道觀察者實(shí)現(xiàn)了 Observer 接口，而不需要了解具體的觀察者類。這使得主題和觀察者可以獨(dú)立變化，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。
2. 支持廣播通信：主題可以同時(shí)通知多個(gè)觀察者，實(shí)現(xiàn)了一對多的通信機(jī)制。
3. 符合開閉原則：可以方便地添加或移除觀察者，而不需要修改主題的代碼。

缺點(diǎn)

1. 觀察者過多時(shí)性能問題：如果觀察者數(shù)量過多，通知所有觀察者可能會(huì)導(dǎo)致性能下降。
2. 循環(huán)依賴問題：如果主題和觀察者之間存在循環(huán)依賴，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)問題，需要小心處理。

應(yīng)用場景

1. 事件處理系統(tǒng)：例如，圖形用戶界面（GUI）中的按鈕點(diǎn)擊事件，當(dāng)按鈕被點(diǎn)擊（主題狀態(tài)改變）時(shí)，會(huì)通知所有注冊的事件監(jiān)聽器（觀察者）進(jìn)行相應(yīng)的處理。
2. 消息通知系統(tǒng)：如社交網(wǎng)絡(luò)中的消息推送，當(dāng)用戶發(fā)布新消息（主題狀態(tài)改變）時(shí)，會(huì)通知所有關(guān)注該用戶的其他用戶（觀察者）。
3. 股票價(jià)格監(jiān)控系統(tǒng)：股票價(jià)格（主題）發(fā)生變化時(shí)，會(huì)通知所有關(guān)注該股票的投資者（觀察者）。