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高级java每日一道面试题-2024年8月14日-设计模式篇-你对观察者设计模式了解多少?

news 2024/12/22 10:30:49

如果有遗漏,评论区告诉我进行补充

面试官: 你对观察者设计模式了解多少?

我回答:

在Java高级面试中，对观察者设计模式（Observer Pattern）的理解是一个重要的考察点。观察者模式是一种基于发布-订阅机制的行为型设计模式，它用于在对象之间建立一种一对多的依赖关系，使得当一个对象（被观察者）的状态发生变化时，所有依赖于它的对象（观察者）都会得到通知并自动更新。这种模式在事件处理系统、图形用户界面（GUI）组件以及实时数据流处理等领域非常常见。以下是对观察者设计模式的详细解析：

一、观察者模式的基本概念

主题（Subject）：也称为被观察者或可观察者，它是具有状态的对象，并维护着一个观察者列表。主题提供了添加、删除和通知观察者的方法，并在状态发生变化时通知所有的观察者。Subject可以是抽象类或接口。
观察者（Observer）：接收主题通知的对象。观察者需要实现一个更新方法，当收到主题的通知时，调用该方法进行更新操作。
具体主题（Concrete Subject）：具体主题是主题的具体实现类。它维护着观察者列表，并在状态发生改变时通知观察者。
具体观察者（Concrete Observer）：具体观察者是观察者的具体实现类。它实现了更新方法，定义了在收到主题通知时需要执行的具体操作。

二、观察者模式的原理

解耦性：主题和观察者之间是松耦合的，它们之间通过抽象的接口进行通信，使得它们可以独立地进行修改和扩展。
可扩展性：可以方便地增加新的观察者，而无需修改主题的代码。
随时更新：主题状态变化时，观察者能够立即得到通知并进行相应的操作。
规范性：观察者模式定义了主题和观察者之间的一套规范，使得代码更具可读性和可维护性。

三、观察者模式的实现步骤

定义主题接口：该接口包含添加、删除和通知观察者的方法。
实现具体主题类：该类维护一个观察者列表，并在状态变化时遍历列表，通知所有观察者。
定义观察者接口：该接口包含一个更新方法，用于接收和处理主题的通知。
实现具体观察者类：该类实现观察者接口，并在更新方法中定义具体的操作。
在主题类中注册观察者：在需要被观察的对象上注册观察者，以便在状态变化时通知它们。
在主题状态变化时通知观察者：当主题的状态发生变化时，遍历观察者列表，调用每个观察者的更新方法。

四、观察者模式的应用场景

当一个对象的改变需要同时改变其他对象，并且你不知道有多少对象需要改变时。
当一个对象需要将自己的改变通知给其他对象，而又不希望与其紧密耦合时。
在实现事件驱动的系统时，观察者模式可以作为一种有效的通信机制。

五、观察者模式的优缺点

优点：

降低耦合度：降低了对象之间的耦合度。
易于扩展：增强了系统的可扩展性，可以方便地增加或删除观察者。
支持广播通信：实现了动态联动，当主题对象发生变化时，所有注册的观察者都会收到通知并自动更新。

缺点：

性能问题：如果主题对象有大量的观察者，每次状态变化都需要通知所有观察者，可能会造成性能问题。
循环引用：如果观察者之间存在复杂的依赖关系，可能会导致循环引用，导致内存泄漏。

六、Java中的观察者模式实现

在Java中，观察者模式可以通过java.util.Observable类和java.util.Observer接口来实现，但是这两个类和接口已经被标记为过时，建议使用更现代的事件处理模型，如事件监听器和事件适配器。

自定义观察者模式可以通过实现Subject和Observer接口来完成，如下所示：

// Observer 接口
public interface Observer {void update(String state);
}// Subject 接口
public interface Subject {void registerObserver(Observer observer);void removeObserver(Observer observer);void notifyObservers();
}// ConcreteSubject 实现
public class ConcreteSubject implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private String state;public void registerObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}public void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}public void notifyObservers() {for (Observer observer : observers) {observer.update(state);}}public void setState(String state) {this.state = state;notifyObservers();}
}// ConcreteObserver 实现
public class ConcreteObserver implements Observer {private String name;private String state;public ConcreteObserver(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(String state) {this.state = state;System.out.println(name + ": " + state);}
}