16.2 观察器范式

观察器(Observer)范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范式。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()方法属于基础类Observable的一部分。

在观察器范式中,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,观察器范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。

//: BoxObserver.java
// Demonstration of Observer pattern using
// Java's built-in observer classes.
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.util.*;

// You must inherit a new type of Observable:
class BoxObservable extends Observable {
  public void notifyObservers(Object b) {
    // Otherwise it won't propagate changes:
    setChanged();
    super.notifyObservers(b);
  }
}

public class BoxObserver extends Frame {
  Observable notifier = new BoxObservable();
  public BoxObserver(int grid) {
    setTitle("Demonstrates Observer pattern");
    setLayout(new GridLayout(grid, grid));
    for(int x = 0; x < grid; x++)
      for(int y = 0; y < grid; y++)
        add(new OCBox(x, y, notifier));
  }   
  public static void main(String[] args) {
    int grid = 8;
    if(args.length > 0)
      grid = Integer.parseInt(args[0]);
    Frame f = new BoxObserver(grid);
    f.setSize(500, 400);
    f.setVisible(true);
    f.addWindowListener(
      new WindowAdapter() {
        public void windowClosing(WindowEvent e) {
          System.exit(0);
        }
      });
  }
}

class OCBox extends Canvas implements Observer {
  Observable notifier;
  int x, y; // Locations in grid
  Color cColor = newColor();
  static final Color[] colors = { 
    Color.black, Color.blue, Color.cyan, 
    Color.darkGray, Color.gray, Color.green,
    Color.lightGray, Color.magenta, 
    Color.orange, Color.pink, Color.red, 
    Color.white, Color.yellow 
  };
  static final Color newColor() {
    return colors[
      (int)(Math.random() * colors.length)
    ];
  }
  OCBox(int x, int y, Observable notifier) {
    this.x = x;
    this.y = y;
    notifier.addObserver(this);
    this.notifier = notifier;
    addMouseListener(new ML());
  }
  public void paint(Graphics  g) {
    g.setColor(cColor);
    Dimension s = getSize();
    g.fillRect(0, 0, s.width, s.height);
  }
  class ML extends MouseAdapter {
    public void mousePressed(MouseEvent e) {
      notifier.notifyObservers(OCBox.this);
    }
  }
  public void update(Observable o, Object arg) {
    OCBox clicked = (OCBox)arg;
    if(nextTo(clicked)) {
      cColor = clicked.cColor;
      repaint();
    }
  }
  private final boolean nextTo(OCBox b) {
    return Math.abs(x - b.x) <= 1 && 
           Math.abs(y - b.y) <= 1;
  }
} ///:~

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,并在衍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。

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