【編者按】本文作者是 BAE 系統(tǒng)公司的軟件工程師 Justin Albano畸陡。在本篇文章中鸣哀，作者通過(guò)在 Java8 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)觀察者模式的實(shí)例架忌，進(jìn)一步介紹了什么是觀察者模式、專業(yè)化及其命名規(guī)則我衬，供大家參考學(xué)習(xí)叹放。本文系國(guó)內(nèi) ITOM 管理平臺(tái) OneAPM 工程師編譯整理。
線程安全的實(shí)現(xiàn)
前面章節(jié)介紹了在現(xiàn)代Java環(huán)境下的實(shí)現(xiàn)觀察者模式挠羔，雖然簡(jiǎn)單但很完整井仰，但這一實(shí)現(xiàn)忽略了一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題：線程安全。大多數(shù)開(kāi)放的Java應(yīng)用都是多線程的破加，而且觀察者模式也多用于多線程或異步系統(tǒng)糕档。例如，如果外部服務(wù)更新其數(shù)據(jù)庫(kù)拌喉，那么應(yīng)用也會(huì)異步地收到消息速那，然后用觀察者模式通知內(nèi)部組件更新，而不是內(nèi)部組件直接注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)外部服務(wù)尿背。
觀察者模式的線程安全主要集中在模式的主體上端仰，因?yàn)樾薷淖?cè)監(jiān)聽(tīng)器集合時(shí)很可能發(fā)生線程沖突，比如田藐，一個(gè)線程試圖添加一個(gè)新的監(jiān)聽(tīng)器荔烧，而另一線程又試圖添加一個(gè)新的animal對(duì)象吱七，這將觸發(fā)對(duì)所有注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)器的通知。鑒于先后順序鹤竭，在已注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)器收到新增動(dòng)物的通知前踊餐，第一個(gè)線程可能已經(jīng)完成也可能尚未完成新監(jiān)聽(tīng)器的注冊(cè)。這是一個(gè)經(jīng)典的線程資源競(jìng)爭(zhēng)案例臀稚，正是這一現(xiàn)象告訴開(kāi)發(fā)者們需要一個(gè)機(jī)制來(lái)保證線程安全吝岭。
這一問(wèn)題的最簡(jiǎn)單的解決方案是：所有訪問(wèn)或修改注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)器list的操作都須遵循Java的同步機(jī)制，比如：
public synchronized AnimalAddedListener registerAnimalAddedListener (AnimalAddedListener listener) { /*...*/ }
public synchronized void unregisterAnimalAddedListener (AnimalAddedListener listener) { /*...*/ }
public synchronized void notifyAnimalAddedListeners (Animal animal) { /*...*/ }
這樣一來(lái)吧寺，同一時(shí)刻只有一個(gè)線程可以修改或訪問(wèn)已注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)器列表窜管，可以成功地避免資源競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，但是新問(wèn)題又出現(xiàn)了稚机，這樣的約束太過(guò)嚴(yán)格(synchronized關(guān)鍵字和Java并發(fā)模型的更多信息幕帆，請(qǐng)參閱官方網(wǎng)頁(yè))。通過(guò)方法同步赖条，可以時(shí)刻觀測(cè)對(duì)監(jiān)聽(tīng)器list的并發(fā)訪問(wèn)失乾，注冊(cè)和撤銷監(jiān)聽(tīng)器對(duì)監(jiān)聽(tīng)器list而言是寫(xiě)操作，而通知監(jiān)聽(tīng)器訪問(wèn)監(jiān)聽(tīng)器list是只讀操作纬乍。由于通過(guò)通知訪問(wèn)是讀操作碱茁，因此是可以多個(gè)通知操作同時(shí)進(jìn)行的。
因此蕾额，只要沒(méi)有監(jiān)聽(tīng)器注冊(cè)或撤銷注冊(cè)早芭，任意多的并發(fā)通知都可以同時(shí)執(zhí)行，而不會(huì)引發(fā)對(duì)注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)器列表的資源爭(zhēng)奪诅蝶。當(dāng)然退个，其他情況下的資源爭(zhēng)奪現(xiàn)象存在已久，為了解決這一問(wèn)題调炬，設(shè)計(jì)了ReadWriteLock用以分開(kāi)管理讀寫(xiě)操作的資源鎖定语盈。Zoo類的線程安全ThreadSafeZoo實(shí)現(xiàn)代碼如下：
public class ThreadSafeZoo {
private final ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
protected final Lock readLock = readWriteLock.readLock();
protected final Lock writeLock = readWriteLock.writeLock();
private List<Animal> animals = new ArrayList<>();
private List<AnimalAddedListener> listeners = new ArrayList<>();
public void addAnimal (Animal animal) {
// Add the animal to the list of animals
this.animals.add(animal);
// Notify the list of registered listeners
this.notifyAnimalAddedListeners(animal);
}
public AnimalAddedListener registerAnimalAddedListener (AnimalAddedListener listener) {
// Lock the list of listeners for writing
this.writeLock.lock();
try {
// Add the listener to the list of registered listeners
this.listeners.add(listener);
}
finally {
// Unlock the writer lock
this.writeLock.unlock();
}
return listener;
}
public void unregisterAnimalAddedListener (AnimalAddedListener listener) {
// Lock the list of listeners for writing
this.writeLock.lock();
try {
// Remove the listener from the list of the registered listeners
this.listeners.remove(listener);
}
finally {
// Unlock the writer lock
this.writeLock.unlock();
}
}
public void notifyAnimalAddedListeners (Animal animal) {
// Lock the list of listeners for reading
this.readLock.lock();
try {
// Notify each of the listeners in the list of registered listeners
this.listeners.forEach(listener -> listener.updateAnimalAdded(animal));
}
finally {
// Unlock the reader lock
this.readLock.unlock();
}
}
}
通過(guò)這樣部署，Subject的實(shí)現(xiàn)能確保線程安全并且多個(gè)線程可以同時(shí)發(fā)布通知缰泡。但盡管如此刀荒，依舊存在兩個(gè)不容忽略的資源競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題：
對(duì)每個(gè)監(jiān)聽(tīng)器的并發(fā)訪問(wèn)。多個(gè)線程可以同時(shí)通知監(jiān)聽(tīng)器要新增動(dòng)物了棘钞，這意味著一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器可能會(huì)同時(shí)被多個(gè)線程同時(shí)調(diào)用缠借。
對(duì)animal list的并發(fā)訪問(wèn)。多個(gè)線程可能會(huì)同時(shí)向animal list添加對(duì)象宜猜，如果通知的先后順序存在影響泼返，那就可能導(dǎo)致資源競(jìng)爭(zhēng)，這就需要一個(gè)并發(fā)操作處理機(jī)制來(lái)避免這一問(wèn)題姨拥。如果注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)器列表在收到通知添加animal2后绅喉，又收到通知添加animal1渠鸽，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生資源競(jìng)爭(zhēng)。但是如果animal1和animal2的添加由不同的線程執(zhí)行柴罐，也是有可能在animal2前完成對(duì)animal1添加操作徽缚，具體來(lái)說(shuō)就是線程1在通知監(jiān)聽(tīng)器前添加animal1并鎖定模塊，線程2添加animal2并通知監(jiān)聽(tīng)器革屠，然后線程1通知監(jiān)聽(tīng)器animal1已經(jīng)添加凿试。雖然在不考慮先后順序時(shí)，可以忽略資源競(jìng)爭(zhēng)屠阻，但問(wèn)題是真實(shí)存在的红省。
對(duì)監(jiān)聽(tīng)器的并發(fā)訪問(wèn)
并發(fā)訪問(wèn)監(jiān)聽(tīng)器可以通過(guò)保證監(jiān)聽(tīng)器的線程安全來(lái)實(shí)現(xiàn)额各。秉承著類的“責(zé)任自負(fù)”精神国觉，監(jiān)聽(tīng)器有“義務(wù)”確保自身的線程安全。例如虾啦，對(duì)于前面計(jì)數(shù)的監(jiān)聽(tīng)器麻诀，多線程的遞增或遞減動(dòng)物數(shù)量可能導(dǎo)致線程安全問(wèn)題，要避免這一問(wèn)題傲醉，動(dòng)物數(shù)的計(jì)算必須是原子操作（原子變量或方法同步）蝇闭，具體解決代碼如下：
public class ThreadSafeCountingAnimalAddedListener implements AnimalAddedListener {
private static AtomicLong animalsAddedCount = new AtomicLong(0);
@Override
public void updateAnimalAdded (Animal animal) {
// Increment the number of animals
animalsAddedCount.incrementAndGet();
// Print the number of animals
System.out.println("Total animals added: " + animalsAddedCount);
}
}
方法同步解決方案代碼如下：
public class CountingAnimalAddedListener implements AnimalAddedListener {
private static int animalsAddedCount = 0;
@Override
public synchronized void updateAnimalAdded (Animal animal) {
// Increment the number of animals
animalsAddedCount++;
// Print the number of animals
System.out.println("Total animals added: " + animalsAddedCount);
}
}
要強(qiáng)調(diào)的是監(jiān)聽(tīng)器應(yīng)該保證自身的線程安全，subject需要理解監(jiān)聽(tīng)器的內(nèi)部邏輯硬毕，而不是簡(jiǎn)單確保對(duì)監(jiān)聽(tīng)器的訪問(wèn)和修改的線程安全呻引。否則，如果多個(gè)subject共用同一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器吐咳，那每個(gè)subject類都要重寫(xiě)一遍線程安全的代碼逻悠，顯然這樣的代碼不夠簡(jiǎn)潔，因此需要在監(jiān)聽(tīng)器類內(nèi)實(shí)現(xiàn)線程安全韭脊。
監(jiān)聽(tīng)器的有序通知
當(dāng)要求監(jiān)聽(tīng)器有序執(zhí)行時(shí)童谒，讀寫(xiě)鎖就不能滿足需求了，而需要引入一個(gè)新的機(jī)制沪羔，可以保證notify函數(shù)的調(diào)用順序和animal添加到zoo的順序一致饥伊。有人嘗試過(guò)用方法同步來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而根據(jù)Oracle文檔中的方法同步介紹蔫饰，可知方法同步并不提供操作執(zhí)行的順序管理琅豆。它只是保證原子操作，也就是說(shuō)操作不會(huì)被打斷篓吁，并不能保證先來(lái)先執(zhí)行(FIFO)的線程順序茫因。ReentrantReadWriteLock可以實(shí)現(xiàn)這樣的執(zhí)行順序，代碼如下：
public class OrderedThreadSafeZoo {
private final ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock(true);
protected final Lock readLock = readWriteLock.readLock();
protected final Lock writeLock = readWriteLock.writeLock();
private List<Animal> animals = new ArrayList<>();
private List<AnimalAddedListener> listeners = new ArrayList<>();
public void addAnimal (Animal animal) {
// Add the animal to the list of animals
this.animals.add(animal);
// Notify the list of registered listeners
this.notifyAnimalAddedListeners(animal);
}
public AnimalAddedListener registerAnimalAddedListener (AnimalAddedListener listener) {
// Lock the list of listeners for writing
this.writeLock.lock();
try {
// Add the listener to the list of registered listeners
this.listeners.add(listener);
}
finally {
// Unlock the writer lock
this.writeLock.unlock();
}
return listener;
}
public void unregisterAnimalAddedListener (AnimalAddedListener listener) {
// Lock the list of listeners for writing
this.writeLock.lock();
try {
// Remove the listener from the list of the registered listeners
this.listeners.remove(listener);
}
finally {
// Unlock the writer lock
this.writeLock.unlock();
}
}
public void notifyAnimalAddedListeners (Animal animal) {
// Lock the list of listeners for reading
this.readLock.lock();
try {
// Notify each of the listeners in the list of registered listeners
this.listeners.forEach(listener -> listener.updateAnimalAdded(animal));
}
finally {
// Unlock the reader lock
this.readLock.unlock();
}
}
}
這樣的實(shí)現(xiàn)方式越除，register, unregister和notify函數(shù)將按照先進(jìn)先出(FIFO)的順序獲得讀寫(xiě)鎖權(quán)限节腐。例如外盯，線程1注冊(cè)一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器，線程2在開(kāi)始執(zhí)行注冊(cè)操作后試圖通知已注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)器翼雀，線程3在線程2等待只讀鎖的時(shí)候也試圖通知已注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)器饱苟，采用fair-ordering方式，線程1先完成注冊(cè)操作狼渊，然后線程2可以通知監(jiān)聽(tīng)器箱熬，最后線程3通知監(jiān)聽(tīng)器。這樣保證了action的執(zhí)行順序和開(kāi)始順序一致狈邑。
如果采用方法同步城须，雖然線程2先排隊(duì)等待占用資源，線程3仍可能比線程2先獲得資源鎖米苹，而且不能保證線程2比線程3先通知監(jiān)聽(tīng)器糕伐。問(wèn)題的關(guān)鍵所在：fair-ordering方式可以保證線程按照申請(qǐng)資源的順序執(zhí)行。讀寫(xiě)鎖的順序機(jī)制很復(fù)雜蘸嘶，應(yīng)參照ReentrantReadWriteLock的官方文檔以確保鎖的邏輯足夠解決問(wèn)題良瞧。
截止目前實(shí)現(xiàn)了線程安全似炎，在接下來(lái)的章節(jié)中將介紹提取主題的邏輯并將其mixin類封裝為可重復(fù)代碼單元的方式優(yōu)缺點(diǎn)徽诲。
主題邏輯封裝到Mixin類
把上述的觀察者模式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)封裝到目標(biāo)的mixin類中很具吸引力肄梨。通常來(lái)說(shuō)远搪，觀察者模式中的觀察者包含已注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)器的集合谆甜；負(fù)責(zé)注冊(cè)新的監(jiān)聽(tīng)器的register函數(shù)短绸；負(fù)責(zé)撤銷注冊(cè)的unregister函數(shù)和負(fù)責(zé)通知監(jiān)聽(tīng)器的notify函數(shù)胖缤。對(duì)于上述的動(dòng)物園的例子眷蚓，zoo類除動(dòng)物列表是問(wèn)題所需外澳骤，其他所有操作都是為了實(shí)現(xiàn)主題的邏輯歧强。
Mixin類的案例如下所示，需要說(shuō)明的是為使代碼更為簡(jiǎn)潔宴凉，此處去掉關(guān)于線程安全的代碼：
public abstract class ObservableSubjectMixin<ListenerType> {
private List<ListenerType> listeners = new ArrayList<>();
public ListenerType registerListener (ListenerType listener) {
// Add the listener to the list of registered listeners
this.listeners.add(listener);
return listener;
}
public void unregisterAnimalAddedListener (ListenerType listener) {
// Remove the listener from the list of the registered listeners
this.listeners.remove(listener);
}
public void notifyListeners (Consumer<? super ListenerType> algorithm) {
// Execute some function on each of the listeners
this.listeners.forEach(algorithm);
}
}
正因?yàn)闆](méi)有提供正在注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)器類型的接口信息誊锭，不能直接通知某個(gè)特定的監(jiān)聽(tīng)器，所以正需要保證通知功能的通用性弥锄，允許客戶端添加一些功能丧靡，如接受泛型參數(shù)類型的參數(shù)匹配，以適用于每個(gè)監(jiān)聽(tīng)器籽暇，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
public class ZooUsingMixin extends ObservableSubjectMixin<AnimalAddedListener> {
private List<Animal> animals = new ArrayList<>();
public void addAnimal (Animal animal) {
// Add the animal to the list of animals
this.animals.add(animal);
// Notify the list of registered listeners
this.notifyListeners((listener) -> listener.updateAnimalAdded(animal));
}
}
Mixin類技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)是把觀察者模式的Subject封裝到一個(gè)可重復(fù)調(diào)用的類中温治，而不是在每個(gè)subject類中都重復(fù)寫(xiě)這些邏輯。此外戒悠，這一方法使得zoo類的實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)潔熬荆，只需要存儲(chǔ)動(dòng)物信息，而不用再考慮如何存儲(chǔ)和通知監(jiān)聽(tīng)器绸狐。
然而卤恳，使用mixin類并非只有優(yōu)點(diǎn)累盗。比如，如果要存儲(chǔ)多個(gè)類型的監(jiān)聽(tīng)器怎么辦突琳？例如若债，還需要存儲(chǔ)監(jiān)聽(tīng)器類型AnimalRemovedListener。mixin類是抽象類拆融，Java中不能同時(shí)繼承多個(gè)抽象類蠢琳，而且mixin類不能改用接口實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)榻涌诓话瑂tate镜豹，而觀察者模式中state需要用來(lái)保存已經(jīng)注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)器列表傲须。
其中的一個(gè)解決方案是創(chuàng)建一個(gè)動(dòng)物增加和減少時(shí)都會(huì)通知的監(jiān)聽(tīng)器類型ZooListener，代碼如下所示:
public interface ZooListener {
public void onAnimalAdded (Animal animal);
public void onAnimalRemoved (Animal animal);
}
這樣就可以使用該接口實(shí)現(xiàn)利用一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器類型對(duì)zoo狀態(tài)各種變化的監(jiān)聽(tīng)了：
public class ZooUsingMixin extends ObservableSubjectMixin<ZooListener> {
private List<Animal> animals = new ArrayList<>();
public void addAnimal (Animal animal) {
// Add the animal to the list of animals
this.animals.add(animal);
// Notify the list of registered listeners
this.notifyListeners((listener) -> listener.onAnimalAdded(animal));
}
public void removeAnimal (Animal animal) {
// Remove the animal from the list of animals
this.animals.remove(animal);
// Notify the list of registered listeners
this.notifyListeners((listener) -> listener.onAnimalRemoved(animal));
}
}
將多個(gè)監(jiān)聽(tīng)器類型合并到一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器接口中確實(shí)解決了上面提到的問(wèn)題趟脂，但仍舊存在不足之處泰讽，接下來(lái)的章節(jié)會(huì)詳細(xì)討論。
Multi-Method監(jiān)聽(tīng)器和適配器
在上述方法散怖，監(jiān)聽(tīng)器的接口中實(shí)現(xiàn)的包含太多函數(shù)菇绵，接口就過(guò)于冗長(zhǎng)肄渗，例如镇眷，Swing MouseListener就包含5個(gè)必要的函數(shù)。盡管可能只會(huì)用到其中一個(gè)翎嫡，但是只要用到鼠標(biāo)點(diǎn)擊事件就必須要添加這5個(gè)函數(shù)欠动，更多可能是用空函數(shù)體來(lái)實(shí)現(xiàn)剩下的函數(shù)，這無(wú)疑會(huì)給代碼帶來(lái)不必要的混亂惑申。
其中一種解決方案是創(chuàng)建適配器(概念來(lái)自GoF提出的適配器模式)具伍，適配器中以抽象函數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)器接口的操作，供具體監(jiān)聽(tīng)器類繼承圈驼。這樣一來(lái)人芽，具體監(jiān)聽(tīng)器類就可以選擇其需要的函數(shù)，對(duì)adapter不需要的函數(shù)采用默認(rèn)操作即可绩脆。例如上面例子中的ZooListener類萤厅，創(chuàng)建ZooAdapter(Adapter的命名規(guī)則與監(jiān)聽(tīng)器一致，只需要把類名中的Listener改為Adapter即可)靴迫，代碼如下：
public class ZooAdapter implements ZooListener {
@Override
public void onAnimalAdded (Animal animal) {}
@Override
public void onAnimalRemoved (Animal animal) {}
}
乍一看惕味，這個(gè)適配器類微不足道，然而它所帶來(lái)的便利卻是不可小覷的玉锌。比如對(duì)于下面的具體類名挥，只需選擇對(duì)其實(shí)現(xiàn)有用的函數(shù)即可：
public class NamePrinterZooAdapter extends ZooAdapter {
@Override
public void onAnimalAdded (Animal animal) {
// Print the name of the animal that was added
System.out.println("Added animal named " + animal.getName());
}
}
有兩種替代方案同樣可以實(shí)現(xiàn)適配器類的功能：一是使用默認(rèn)函數(shù)；二是把監(jiān)聽(tīng)器接口和適配器類合并到一個(gè)具體類中主守。默認(rèn)函數(shù)是Java8新提出的禀倔，在接口中允許開(kāi)發(fā)者提供默認(rèn)（防御）的實(shí)現(xiàn)方法榄融。
Java庫(kù)的這一更新主要是方便開(kāi)發(fā)者在不改變老版本代碼的情況下，實(shí)現(xiàn)程序擴(kuò)展救湖，因此應(yīng)該慎用這個(gè)方法剃袍。部分開(kāi)發(fā)者多次使用后民效，會(huì)感覺(jué)這樣寫(xiě)的代碼不夠?qū)I(yè)畏邢，而又有開(kāi)發(fā)者認(rèn)為這是Java8的特色舒萎，不管怎樣摊灭，需要明白這個(gè)技術(shù)提出的初衷是什么，再結(jié)合具體問(wèn)題決定是否要用。使用默認(rèn)函數(shù)實(shí)現(xiàn)的ZooListener接口代碼如下示：
public interface ZooListener {
default public void onAnimalAdded (Animal animal) {}
default public void onAnimalRemoved (Animal animal) {}
}
通過(guò)使用默認(rèn)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)該接口的具體類，無(wú)需在接口中實(shí)現(xiàn)全部函數(shù)，而是選擇性實(shí)現(xiàn)所需函數(shù)。雖然這是接口膨脹問(wèn)題一個(gè)較為簡(jiǎn)潔的解決方案酝润，開(kāi)發(fā)者在使用時(shí)還應(yīng)多加注意疏咐。
第二種方案是簡(jiǎn)化觀察者模式政己，省略了監(jiān)聽(tīng)器接口沦泌，而是用具體類實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)器的功能他宛。比如ZooListener接口就變成了下面這樣：
public class ZooListener {
public void onAnimalAdded (Animal animal) {}
public void onAnimalRemoved (Animal animal) {}
}
這一方案簡(jiǎn)化了觀察者模式的層次結(jié)構(gòu)队塘，但它并非適用于所有情況，因?yàn)槿绻驯O(jiān)聽(tīng)器接口合并到具體類中陌凳，具體監(jiān)聽(tīng)器就不可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)監(jiān)聽(tīng)接口了。例如，如果AnimalAddedListener和AnimalRemovedListener接口寫(xiě)在同一個(gè)具體類中赔硫，那么單獨(dú)一個(gè)具體監(jiān)聽(tīng)器就不可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)接口了炒俱。此外权悟，監(jiān)聽(tīng)器接口的意圖比具體類更顯而易見(jiàn)榔昔，很顯然前者就是為其他類提供接口怔檩，但后者就并非那么明顯了蓄诽。
如果沒(méi)有合適的文檔說(shuō)明薛训，開(kāi)發(fā)者并不會(huì)知道已經(jīng)有一個(gè)類扮演著接口的角色闸英，實(shí)現(xiàn)了其對(duì)應(yīng)的所有函數(shù)。此外膊爪，類名不包含adapter自阱，因?yàn)轭惒⒉贿m配于某一個(gè)接口，因此類名并沒(méi)有特別暗示此意圖米酬。綜上所述沛豌，特定問(wèn)題需要選擇特定的方法，并沒(méi)有哪個(gè)方法是萬(wàn)能的赃额。
在開(kāi)始下一章前加派，需要特別提一下，適配器在觀察模式中很常見(jiàn)跳芳，尤其是在老版本的Java代碼中芍锦。Swing API正是以適配器為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的，正如很多老應(yīng)用在Java5和Java6中的觀察者模式中所使用的那樣飞盆。zoo案例中的監(jiān)聽(tīng)器或許并不需要適配器娄琉，但需要了解適配器提出的目的以及其應(yīng)用，因?yàn)槲覀兛梢栽诂F(xiàn)有的代碼中對(duì)其進(jìn)行使用吓歇。下面的章節(jié)孽水，將會(huì)介紹時(shí)間復(fù)雜的監(jiān)聽(tīng)器，該類監(jiān)聽(tīng)器可能會(huì)執(zhí)行耗時(shí)的運(yùn)算或進(jìn)行異步調(diào)用城看，不能立即給出返回值女气。
Complex & Blocking監(jiān)聽(tīng)器
關(guān)于觀察者模式的一個(gè)假設(shè)是：執(zhí)行一個(gè)函數(shù)時(shí)，一系列監(jiān)聽(tīng)器會(huì)被調(diào)用测柠，但假定這一過(guò)程對(duì)調(diào)用者而言是完全透明的炼鞠。例如，客戶端代碼在Zoo中添加animal時(shí)轰胁，在返回添加成功之前谒主，并不知道會(huì)調(diào)用一系列監(jiān)聽(tīng)器。如果監(jiān)聽(tīng)器的執(zhí)行需要時(shí)間較長(zhǎng)（其時(shí)間受監(jiān)聽(tīng)器的數(shù)量软吐、每個(gè)監(jiān)聽(tīng)器執(zhí)行時(shí)間影響）瘩将，那么客戶端代碼將會(huì)感知這一簡(jiǎn)單增加動(dòng)物操作的時(shí)間副作用。
本文不能面面俱到的討論這個(gè)話題凹耙，下面幾條是開(kāi)發(fā)者調(diào)用復(fù)雜的監(jiān)聽(tīng)器時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)：
監(jiān)聽(tīng)器啟動(dòng)新線程。新線程啟動(dòng)后肠仪，在新線程中執(zhí)行監(jiān)聽(tīng)器邏輯的同時(shí)肖抱，返回監(jiān)聽(tīng)器函數(shù)的處理結(jié)果，并運(yùn)行其他監(jiān)聽(tīng)器執(zhí)行异旧。
Subject啟動(dòng)新線程意述。與傳統(tǒng)的線性迭代已注冊(cè)的監(jiān)聽(tīng)器列表不同，Subject的notify函數(shù)重啟一個(gè)新的線程，然后在新線程中迭代監(jiān)聽(tīng)器列表荤崇。這樣使得notify函數(shù)在執(zhí)行其他監(jiān)聽(tīng)器操作的同時(shí)可以輸出其返回值拌屏。需要注意的是需要一個(gè)線程安全機(jī)制來(lái)確保監(jiān)聽(tīng)器列表不會(huì)進(jìn)行并發(fā)修改。
隊(duì)列化監(jiān)聽(tīng)器調(diào)用并采用一組線程執(zhí)行監(jiān)聽(tīng)功能术荤。將監(jiān)聽(tīng)器操作封裝在一些函數(shù)中并隊(duì)列化這些函數(shù)倚喂，而非簡(jiǎn)單的迭代調(diào)用監(jiān)聽(tīng)器列表。這些監(jiān)聽(tīng)器存儲(chǔ)到隊(duì)列中后瓣戚，線程就可以從隊(duì)列中彈出單個(gè)元素并執(zhí)行其監(jiān)聽(tīng)邏輯端圈。這類似于生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題，notify過(guò)程產(chǎn)生可執(zhí)行函數(shù)隊(duì)列子库，然后線程依次從隊(duì)列中取出并執(zhí)行這些函數(shù)舱权，函數(shù)需要存儲(chǔ)被創(chuàng)建的時(shí)間而非執(zhí)行的時(shí)間供監(jiān)聽(tīng)器函數(shù)調(diào)用。例如仑嗅，監(jiān)聽(tīng)器被調(diào)用時(shí)創(chuàng)建的函數(shù)宴倍，那么該函數(shù)就需要存儲(chǔ)該時(shí)間點(diǎn)，這一功能類似于Java中的如下操作：
public class AnimalAddedFunctor {
private final AnimalAddedListener listener;
private final Animal parameter;
public AnimalAddedFunctor (AnimalAddedListener listener, Animal parameter) {
this.listener = listener;
this.parameter = parameter;
}
public void execute () {
// Execute the listener with the parameter provided during creation
this.listener.updateAnimalAdded(this.parameter);
}
}
函數(shù)創(chuàng)建并保存在隊(duì)列中仓技，可以隨時(shí)調(diào)用鸵贬，這樣一來(lái)就無(wú)需在遍歷監(jiān)聽(tīng)器列表時(shí)立即執(zhí)行其對(duì)應(yīng)操作了。一旦每個(gè)激活監(jiān)聽(tīng)器的函數(shù)都?jí)喝腙?duì)列中浑彰，“消費(fèi)者線程”就會(huì)給客戶端代碼返回操作權(quán)恭理。之后某個(gè)時(shí)間點(diǎn)“消費(fèi)者線程”將會(huì)執(zhí)行這些函數(shù)，就像在監(jiān)聽(tīng)器被notify函數(shù)激活時(shí)執(zhí)行一樣郭变。這項(xiàng)技術(shù)在其他語(yǔ)言中被叫作參數(shù)綁定颜价，剛好適合上面的例子，技術(shù)的實(shí)質(zhì)是保存監(jiān)聽(tīng)器的參數(shù)诉濒，execute()函數(shù)再直接調(diào)用周伦。如果監(jiān)聽(tīng)器接收多個(gè)參數(shù)，處理方法也類似未荒。
需要注意的是如果要保存監(jiān)聽(tīng)器的執(zhí)行順序专挪，則需要引入綜合排序機(jī)制。方案一中片排，監(jiān)聽(tīng)器按照正常的順序激活新線程寨腔，這樣可以確保監(jiān)聽(tīng)器按照注冊(cè)的順序執(zhí)行。方案二中率寡，隊(duì)列支持排序迫卢，其中的函數(shù)會(huì)按照進(jìn)入隊(duì)列的順序執(zhí)行。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是冶共，開(kāi)發(fā)者需要重視監(jiān)聽(tīng)器多線程執(zhí)行的復(fù)雜程度乾蛤，加以小心處理以確保實(shí)現(xiàn)所需的功能每界。
結(jié)束語(yǔ)
觀察者模式在1994年被寫(xiě)進(jìn)書(shū)中以前，就已經(jīng)是主流的軟件設(shè)計(jì)模式了家卖，為軟件設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題提供了很多令人滿意的解決方案眨层。Java一直是使用該模式的引領(lǐng)者，在其標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中封裝了這一模式上荡，但是鑒于Java更新到了版本8趴樱，十分有必要重新考查經(jīng)典模式在其中的使用。隨著lambda表達(dá)式和其他新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)榛臼，這一“古老的”模式又有了新的生機(jī)伊佃。無(wú)論是處理舊程序還是使用這一歷史悠久的方法解決新問(wèn)題，尤其對(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富的Java開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)沛善，觀察者模式都是開(kāi)發(fā)者的主要工具航揉。
(編譯自：https://dzone.com/articles/the-observer-pattern-using-modern-java)
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