下面做一個(gè)天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)，涉及到的參數(shù)一共有三種：temperature, humidity, pressure。外圍接受顯示裝置也分為三種：current condition display會(huì)列出當(dāng)前的氣溫，濕度和氣壓；statistics display會(huì)列出當(dāng)前的溫度最高，最低和平均值；forecast display列出將來預(yù)測(cè)的天氣狀況?，F(xiàn)在我們?cè)O(shè)想用一個(gè)WeatherDataObject這個(gè)對(duì)象從氣象臺(tái)實(shí)時(shí)接受數(shù)據(jù)，再把更新的數(shù)據(jù)發(fā)送到外圍接受顯示裝置上去。如下：
我們先看右邊的三個(gè)顯示設(shè)備，我們把它跟前一章的Duck做比較：Duck是一個(gè)總稱，被做成抽象類，下面有許多各種各樣的duck，被做成該抽象類的子類，Duck的各種會(huì)變化的功能比如quackable和flyable被分別做成接口，每個(gè)接口下面有各種具體的功能實(shí)現(xiàn)它。同理，這個(gè)天氣情況顯示設(shè)備也好比是一個(gè)總稱，下面有三種顯示設(shè)備，而它的可變化的功能是display，因?yàn)槲磥砜赡茉僮龅谒姆N設(shè)備是用聲音報(bào)警的。。。
因?yàn)槭菍?shí)時(shí)接受和顯示數(shù)據(jù)，所以所有的設(shè)備必然包含update()功能，部分設(shè)備有display功能。UML如下：
public interface Observer
{
public void update(float temperature, float humidity, float pressure);
}
public interface Display
{
public void display();
}
public class CurrentCondition implements Observer, Display
{
private float temperature;
private float humidity;
public void display()
{
System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and humidity " + humidity);
}
public void update(float temperature, float humidity, float pressure)
{
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
display();
}
}
public class Statistics implements Display, Observer
{
private static float maxT = 0;//歷史最高氣溫
private static float minT = 100;//歷史最低氣溫
private static float sumT = 0;//氣溫總和
private static int num = 0;//測(cè)量次數(shù)
public void display()
{
System.out.println("Max Temperature:"+maxT);
System.out.println("Min Temperature:"+minT);
System.out.println("Average Temperature:"+sumT/num);
}
public void update(float temperature, float humidity, float pressure)
{
if (temperature < minT)
{
minT = temperature;
}
if (temperature > maxT)
{
maxT = temperature;
}
sumT += temperature;
num++;
display();
}
}
public class Forecast implements Display, Observer
{
private static float currentPressure = 29;//設(shè)定一個(gè)當(dāng)前氣壓的默認(rèn)值，為簡(jiǎn)化操作
private static float lastPressure = 29;//設(shè)定一個(gè)先前氣壓的默認(rèn)值
public void display()
{
System.out.println("Forecast:");
if (currentPressure > lastPressure) //氣壓升高，天氣轉(zhuǎn)暖；氣壓降低，天氣轉(zhuǎn)涼
{
System.out.println("will be warmmer.");
}
else if (currentPressure == lastPressure)
{
System.out.println("will be the same");
}
else
{
System.out.println("will be cooler");
}
}
public void update(float temperature, float humidity, float pressure)
{
lastPressure = currentPressure;
currentPressure = pressure;
display();
}
}
現(xiàn)在著重考慮WeatherData 這個(gè)對(duì)象怎么寫，該對(duì)象首先要能夠從氣象站收取氣溫，濕度，氣壓的信息(通過氣象臺(tái)使用setMeasurements方法來設(shè)定WeatherData中的各屬性的值)，并向終端顯示設(shè)備更新氣象信息（使用upadeDisplay方法），所以有：
public class WeatherData
{
private float temperature;
private float humidity;
private float pressure;
public void updateDisplay()
{
CurrentCondition currentCondition=new CurrentCondition();
Statistics statistics=new Statistics();
Forecast forecast=new Forecast();
currentCondition.update(temperature, humidity, pressure); //這部分是可變動(dòng)的，可是并沒有被分離出去
statistics.update(temperature, humidity, pressure);
forecast.update(temperature, humidity, pressure);
}
public void setMeasurements(float termperature, float humidity, float pressure)
{
this.temperature=termperature;
this.humidity=humidity;
this.pressure=pressure;
updateDisplay();
}
}
最后我們用個(gè)主函數(shù)來調(diào)試一下：
public class Main
{
public static void main(String[] args)
{
WeatherData wd=new WeatherData();
wd.setMeasurements(20, 10, 15);
wd.setMeasurements(21, 11, 16);
}
}
輸出：
Current conditions: 20.0F degrees and humidity 10.0
Max Temperature:20.0
Min Temperature:20.0
Average Temperature:20.0
Forecast:
will be cooler
Current conditions: 21.0F degrees and humidity 11.0
Max Temperature:21.0
Min Temperature:20.0
Average Temperature:20.5
Forecast:
will be warmmer.
可以看出，一切運(yùn)行正常，是不是這樣，該程序就搞定了呢？當(dāng)然不是！當(dāng)我們不想讓三個(gè)終端中的某一個(gè)接受天氣信息時(shí)，或者我們要增加一個(gè)新的終端來顯示其他的一些天氣信息時(shí)，我們勢(shì)必要改寫WeatherDate中的updateDisplay方法（上面源代碼中的紅字部分）。我們并沒有把WeatherDate中的不變化的setMeasurements方法和變化的updateDisplay方法分離開，也就是說沒有隔離出變化的部分，所以這個(gè)程序有待改進(jìn)。
可不可以把updateDisplay寫成接口的形式分離出去呢？Good Idea! 不過updateDisplay之所以產(chǎn)生變化，不是像Duck的flyable那樣是功能性的變化，而是updateDisplay方法體本身中的執(zhí)行過程需要增減。所以即使把updateDisplay作為接口分離出去，這個(gè)接口也要不斷的改變，多以我們對(duì)這類增減某一類似問題所產(chǎn)生的變化引入observer pattern。
所謂的observer pattern即是實(shí)現(xiàn)觀察者和觀察對(duì)象之間關(guān)系的一種模式。該模式中，觀察對(duì)象可以有一個(gè)，也可以有多個(gè)。如果觀察者要實(shí)時(shí)接受觀察對(duì)象的信息，就必須通過該觀察對(duì)象的registerObserver方法注冊(cè)成為該觀察對(duì)象的觀察者群。也可以通過removeObserver方法注銷并離開該觀察對(duì)象的觀察者群。觀察對(duì)象通過notifyObserver方法將實(shí)時(shí)信息通知給它所有的已注冊(cè)的觀察者。
observer pattern的本質(zhì)實(shí)質(zhì)是1對(duì)多的關(guān)系：每一個(gè)觀察對(duì)象可以對(duì)應(yīng)著許多觀察者，而每一個(gè)觀察者又可以觀察許多觀察對(duì)象
把這種思路放到目前我們需要解決的氣象站的例子上去：
較前面的實(shí)現(xiàn)方式，主要變化的代碼如下：
public interface Subject
{
//之所以要寫一個(gè)接口而不直接使用WeatherData類，是因?yàn)樵摻涌谙旅婵赡懿恢?/span>WeatherData這一個(gè)實(shí)現(xiàn)對(duì)象
public void registerObserver(Observer o);
public void removeObserver(Observer o);
public void notifyObservers();
}
import java.util.ArrayList;
public class WeatherData implements Subject
{
private float temperature;
private float humidity;
private float pressure;
private ArrayList<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();
public WeatherData()
{
}
public void setMeasurement(float temperature, float humdity, float pressure)
{ //氣象站使用該方法設(shè)置新的氣象數(shù)值，并通知所有已注冊(cè)觀察者
this.temperature = temperature;
this.humidity = humdity;
this.pressure = pressure;
notifyObservers();
}
public void registerObserver(Observer o) //注冊(cè)觀察者
{
observers.add(o);
}
public void removeObserver(Observer o) //注銷觀察者
{
if (observers.indexOf(o) >= 0)
{
observers.remove(o);
}
}
public void notifyObservers() //通知所有的已注冊(cè)的觀察者新信息
{
for (Observer o : observers)
{
o.update(temperature, humidity, pressure);
}
}
}
public class Main
{
public static void main(String[] args)
{
WeatherData wd=new WeatherData();
CurrentCondition cc=new CurrentCondition();
wd.registerObserver(cc); //注冊(cè)CurrentCondition顯示方式到WeatherData的觀察者群中去
Statistics st=new Statistics();
wd.registerObserver(st); //同理，注冊(cè)Statistics的顯示方式
wd.setMeasurement(20, 10, 15);
wd.setMeasurement(21, 11, 16);
System.out.println("===================我是分割線=================");
wd.removeObserver(st); //注銷Statistics的顯示方式
wd.setMeasurement(19, 9, 14);
}
}
運(yùn)行結(jié)果如下；
Current conditions: 20.0F degrees and humidity 10.0
Max Temperature:20.0
Min Temperature:20.0
Average Temperature:20.0
Current conditions: 21.0F degrees and humidity 11.0
Max Temperature:21.0
Min Temperature:20.0
Average Temperature:20.5
===================我是分割線=================
Current conditions: 19.0F degrees and humidity 9.0
由此，我們可以看到，我們能夠在Main方法中動(dòng)態(tài)的注冊(cè)和注銷某被觀察對(duì)象的已注冊(cè)的觀察者，達(dá)到了我們預(yù)期的目的。
現(xiàn)在我們嘗試新增一個(gè)顯示方式HeatIndex，heat index是熱指數(shù)，它的計(jì)算方法為：heatIndex=16.923+1.85212*temperature+5.37941*humidity
很簡(jiǎn)單，我們只要寫一個(gè)新的類，實(shí)現(xiàn)Observer和DisplayElement接口就可以了，在主程序Main中，我們?cè)侔堰@個(gè)顯示方式注冊(cè)到WeatherData的觀察者中去。
public class HeatIndex implements Observer, Display
{
private float temperature;
private float humidity;
public HeatIndex()
{
}
public void display()
{
float heatIndex = (float) (16.923 + 1.85212 * temperature + 5.37941 * humidity);
System.out.println("Heat Index is " + heatIndex);
}
public void update(float temperature, float humidity, float pressure)
{
this.humidity = humidity;
this.temperature = temperature;
display();
}
}
public class Main
{
public static void main(String[] args)
{
WeatherData wd = new WeatherData();
CurrentCondition cc = new CurrentCondition();
wd.registerObserver(cc);
Statistics st = new Statistics();
wd.registerObserver(st);
wd.setMeasurement(20, 10, 15);
wd.setMeasurement(21, 11, 16);
System.out.println("===================我是分割線=================");
wd.removeObserver(st);
HeatIndex hi = new HeatIndex();
wd.registerObserver(hi);
wd.setMeasurement(19, 9, 14);
}
}
運(yùn)行結(jié)果如下：
Current conditions: 20.0F degrees and humidity 10.0
Max Temperature:20.0
Min Temperature:20.0
Average Temperature:20.0
Current conditions: 21.0F degrees and humidity 11.0
Max Temperature:21.0
Min Temperature:20.0
Average Temperature:20.5
===================我是分割線=================
Current conditions: 19.0F degrees and humidity 9.0
Heat Index is 100.52797
可見，我們很輕松的就添加了一個(gè)顯示方式，并動(dòng)態(tài)的注冊(cè)到相應(yīng)的觀察者中，而且最重要的是：我們沒有對(duì)源代碼做任何更改。