一个由Java创始人ChrisWarth设计实现的设计模式;一个浪费了电商平台海量算力资源和网络资源的设计模式;一个为电商平台立下汗马功劳的设计模式;一个在JDK1。0就已经被全力支持,JDK9又被无情抛弃的设计模式;一个拥有多个化身的设计模式。 大家好,极客架构师专注架构师成长,我是码农老吴。 本期是《架构师基本功之设计模式》第16期。 在第15期,我给大家分享了,行为型设计模式中的迭代器设计模式(Iteratordesignpattern),并对JDK框架集合中的ArrayList,HashMap中的迭代器进行了源码分析。 本期,我将分享一个命运多舛,坚韧不拔的设计模式,它的发展历程源远流长: CS时代:发迹于GUI项目, BS时代:隐身于MVC模式, RPC时代:大器晚成,修成正果,成为了消息系统的灵魂。 结论先行 基于REIS分析模型,观察者模式由四种角色组成,分别是观察者角色(ObserverRole),被观察者角色(ObserableRole),消息角色(Messagerole),以及缓冲池角色(cachepoolrole),它的宗旨是,通过缓冲池角色,实现观察者角色与被观察者角色的解耦合。直播通知 后面我分享的相关视频,一般会首先在直播中分享,希望大家多多捧场。 本平台的直播时间,根据大家的投票结果,暂定为每周六晚上,具体时间待定。 分享思路 题外话:从埃隆马斯克(ElonMusk)吐槽RPC说起 功臣还是罪人? 案例介绍:订单流转 第一版代码:无设计模式 第二版代码:基于观察者模式 观察者模式定义解析 第三版代码:基于JDK内置的观察者模式模块 REIS分析模式解析观察者模式 观察者模式的化身 通用代码和类图 下期预告 从埃隆马斯克(ElonMusk)吐槽RPC说起 最近,美国硅谷的码农们正处于水深火热之中,Twitter的员工更是如履薄冰,战战兢兢。 科技狂人埃隆马斯克,新官上任三把火,先是一口气裁员半数以上,接着发生马斯克吐槽twitterAPP滥用RPC技术,造成系统运行速度慢,被心直口快,口无遮拦的技术人员回怼(我估计是这几个码农的印度裔领导被开除,没人管造成的),老马发扬自己霸道总裁的作风,直接开除了怼他的员工的狗血剧情。 从马斯克的嘴里,能说出RPC,说明他确实是技术出身,而且抓住了这个时代,软件开发的核心技术点。我认为,构成当今分布式微服务架构,至少有两块基石,那就是RPC和异步消息系统。RPC框架,我在后面的微服务架构系列专题中,会给大家分享。今天我们只聊异步消息系统背后的设计模式。 谁敢怼我? 功臣还是罪人? 当你在电商平台,享受购物的乐趣时,是否想过,你的每个订单,电商平台的后台系统,会发生多少次运算(CPU算力资源)和网络传输(网络资源)呢? 1次,10次,100次,1000次,还是10000次。 在京东这样规模的电商平台,答案可能惊掉你的下巴。 仅仅是订单信息的网络传输次数,就还需要再增加一个数量级,也就是以10万为单位来计算,而对订单进行业务校验的计算次数,则还需要根据购物车的商品数量,用网络传输次数再乘一个系数,数量之大超乎大家的想象。 更离谱的是,这么多次的运算和网络传输,有多少是无效的呢? 10,30,50,60,80, 不对,都不对,还是太少,无效的数量往往在90以上,极端情况,无限地接近100。 是不是危言耸听,哗众取宠呢,还是电商平台的架构师都是吃干饭的呢? 一切的根源,都和我们今天要分享的设计模式,有很深的渊源。 当用户在电商平台下单后,电商平台的订单中台,会给用户生成相应的订单,用户在自己的PC或者APP的订单管理模块,就可以看到自己的订单了。 一个订单,一般包含多个SKU(也就是商品),当用户支付成功后,不同的SKU,要进行不同的后续处理。 假如你购买的是手机号,运营商垂直业务部门的后台系统,就会先判断订单,是否是自己的订单,如果是,则根据用户的订单,在业务部门的系统中,生成相应的业务订单,并外调运营商(如中国移动或者中国联通)的BOSS系统,在运营商侧生成相应的订单。 同样的,如果你购买的是机票,负责机票旅行的垂直业务部门,也会先判断是否是自己的订单,如果是,则在自己的业务系统,生成相应的业务订单,并外调相应的外部系统,产生机票订单。 另外,电商平台各个业务部门,经常会举办成千上万的各种营销活动,每个活动都会涉及一部分SKU,这些SKU在用户下单并支付成功后,都需要进行一些额外的后续处理。 而作为订单中台,是很难知道,一个订单都需要哪些业务系统进行后续处理的,那怎么办呢? 这种业务场景,非消息系统莫属了。 一方面,订单中台在用户支付成功后,发布订单支付成功的消息,而另一方面,垂直业务部门的业务系统,如果需要关注订单支付成功的消息,则在消息系统对这个消息进行注册。这样就意味着,有多少个业务系统注册了订单支付成功的消息,订单信息在消息系统中,就需要发送多少次。同时,无论前台生成多少订单,垂直业务部门的系统,都需要在接到全量订单的消息后,判断是否需要处理这个订单里面的商品,而大部分情况下,订单对具体的一个业务系统而言,都是无效的,这就是为什么,会造成海量的资源浪费的原因。 对消息系统,有一定了解的朋友,可能都听说过,消息系统的背后,是生产者和消费者模式,还有发布和订阅模式,那么这和我们今天分享的观察者设计模式,有什么关系呢,听完后面的讲解,大家就会一清二楚。 案例介绍:订单流转 我们现在就针对上面的订单处理流程,开发相应的模块来实现。里面有两个模块,一个是订单中台的订单服务,用来支持用户下单,支付等操作。另一个是垂直业务模块,我们假设有两个垂直业务部门,手机业务部门和图书业务部门,对订单进行各自的后续处理。第一版代码:无设计模式类图 接口及类: IOrderService:订单服务接口 OrderService:订单服务实现类 IBusinessService:垂直业务服务接口 BookBusinessService:图书业务服务实现类 MobileBusinessService:手机业务服务实现类 OrderInfo:实体类,订单信息IOrderService:订单服务接口packagecom。geekarchitect。patterns。observer。demo01;author极客架构师吴念createTime20221117publicinterfaceIOrderService{voidpay(OrderInfoorderInfo);}OrderService:订单服务实现类 这个类里面的pay方法是关键,当用户支付成功后,订单中台,调用各个垂直业务部门的服务,进行后续处理。packagecom。geekarchitect。patterns。observer。demo01;importorg。slf4j。Logger;importorg。slf4j。LoggerFactory;importorg。springframework。stereotype。Service;importjavax。annotation。Resource;author极客架构师吴念createTime20221117ServicepublicclassOrderServiceimplementsIOrderService{privatestaticfinalLoggerLOGLoggerFactory。getLogger(OrderService。class);Resource()privateIBusinessServicemobileBusinessService;Resource()privateIBusinessServicebookBusinessService;Overridepublicvoidpay(OrderInfoorderInfo){LOG。info(订单中台:订单支付成功);LOG。info(订单中台:逐个调用垂直业务部门的服务);mobileBusinessService。doService(orderInfo);bookBusinessService。doService(orderInfo);}}IBusinessService:垂直业务服务接口packagecom。geekarchitect。patterns。observer。demo01;author极客架构师吴念createTime20221117publicinterfaceIBusinessService{voiddoService(OrderInfoorderInfo);}BookBusinessService:图书业务服务实现类packagecom。geekarchitect。patterns。observer。demo01;importorg。slf4j。Logger;importorg。slf4j。LoggerFactory;importorg。springframework。stereotype。Component;手机业务服务author极客架构师吴念createTime20221117ComponentpublicclassBookBusinessServiceimplementsIBusinessService{privatestaticfinalLoggerLOGLoggerFactory。getLogger(BookBusinessService。class);OverridepublicvoiddoService(OrderInfoorderInfo){LOG。info(垂直业务部门:图书业务服务);}}OrderInfo:实体类,订单信息packagecom。geekarchitect。patterns。observer。demo01;importlombok。Data;author极客架构师吴念createTime20221117DatapublicclassOrderInfo{privateLongID;privateLongMemberID;privateintorderType;}测试类packagecom。geekarchitect。patterns。observer。demo01;importorg。junit。jupiter。api。AfterEach;importorg。junit。jupiter。api。BeforeEach;importorg。junit。jupiter。api。Test;importorg。slf4j。Logger;importorg。slf4j。LoggerFactory;importorg。springframework。beans。factory。annotation。Autowired;importorg。springframework。boot。test。context。SpringBootTest;importstaticorg。junit。jupiter。api。Assertions。;SpringBootTestclassOrderServiceTest{staticfinalLoggerLOGLoggerFactory。getLogger(OrderServiceTest。class);AutowiredprivateIOrderServiceorderService;BeforeEachvoidsetUp(){}AfterEachvoidtearDown(){}Testvoidpay(){OrderInfoorderInfonewOrderInfo();orderInfo。setID(1L);orderInfo。setMemberID(1L);orderInfo。setOrderType(100);LOG。info(第一版代码:无设计模式);orderService。pay(orderInfo);}}运行结果 案例解析 这版代码没有采用设计模式,仅仅考虑如何完成现有的业务功能,当有新的垂直业务部门增加时,需要在订单服务类中(OrderService)硬编码,增加对新业务的支持。 下面我们采用观察者模式进行代码重构。第二版代码:基于观察者模式类图 新增接口和类: IOrderServiceV2:被观察者角色,订单服务接口 OrderServiceV2:被观察者角色,订单服务实现类 IBusinessService:观察者角色,垂直业务服务接口(第一版代码) BookBusinessService:观察者角色,图书业务服务实现类(第一版代码) MobileBusinessService:观察者角色,手机业务服务实现类(第一版代码) IOrderServiceV2:订单服务接口 为了动态增加垂直业务,这个接口增加了三个方法,用于增加,删除和通知垂直业务部门的实现类。packagecom。geekarchitect。patterns。observer。demo02;importcom。geekarchitect。patterns。observer。demo01。IBusinessService;importcom。geekarchitect。patterns。observer。demo01。OrderInfo;author极客架构师吴念createTime20221117publicinterfaceIOrderServiceV2{voidpay(OrderInfoorderInfo);voidaddBusinessService(IBusinessServicebusinessService);voidremoveBusinessService(IBusinessServicebusinessService);voidnotifyAllBusinessService(OrderInfoorderInfo);}OrderServiceV2:订单服务实现类 这个类的businessServiceList属性,它在观察者模式中,属于缓冲池角色。在简易的观察者模式中,缓冲池角色,通常由被观察者角色来管理。这个缓冲池用来存储当前被观察者对应的所有观察者角色对象。packagecom。geekarchitect。patterns。observer。demo02;importcom。geekarchitect。patterns。observer。demo01。BookBusinessService;importcom。geekarchitect。patterns。observer。demo01。IBusinessService;importcom。geekarchitect。patterns。observer。demo01。MobileBusinessService;importcom。geekarchitect。patterns。observer。demo01。OrderInfo;importorg。slf4j。Logger;importorg。slf4j。LoggerFactory;importorg。springframework。beans。factory。InitializingBean;importorg。springframework。stereotype。Service;importjava。util。ArrayList;importjava。util。List;author极客架构师吴念createTime20221117ServicepublicclassOrderServiceV2implementsIOrderServiceV2,InitializingBean{privatestaticfinalLoggerLOGLoggerFactory。getLogger(OrderServiceV2。class);privatefinalListIBusinessServicebusinessServiceListnewArrayList();Overridepublicvoidpay(OrderInfoorderInfo){LOG。info(订单中台:订单支付成功);this。notifyAllBusinessService(orderInfo);}OverridepublicvoidaddBusinessService(IBusinessServicebusinessService){businessServiceList。add(businessService);}OverridepublicvoidremoveBusinessService(IBusinessServicebusinessService){}OverridepublicvoidnotifyAllBusinessService(OrderInfoorderInfo){LOG。info(订单中台:迭代通知所有的垂直业务部门);businessServiceList。stream()。forEach(businessServicebusinessService。doService(orderInfo));}OverridepublicvoidafterPropertiesSet()throwsException{LOG。info(订单中台:初始化所有的垂直业务部门);this。addBusinessService(newBookBusinessService());this。addBusinessService(newMobileBusinessService());}}运行结果 案例解析 这版代码,我们基于观察者模式对第一版代码进行了重构,主要是在订单服务类中,增加了存储垂直业务部门的集合,以及增加,删除和通知垂直业务部门的方法。这样当垂直业务部门发生变化时,可以方便的增加和删除相应的部门,扩展性得到了提高。 那么这版代码有没有其他问题呢,如果仅仅从观察者模式的常规实现看,应该是可以了,但是,其实这版代码,是有问题的,而且问题还非常严重,在多线程环境下,会发生消息重复,漏发等问题。 待会对比第三版代码,大家就能意识到问题的严重性。 下面我们先了解一下观察者模式的概念。观察者模式定义解析Defineaonetomanydependencybetweenobjectssothatwhenoneobjectchangesstate,allitsdependentsarenotifiedandupdatedautomatically。 Gof《DesignPatterns:ElementsofReusableObjectOrientedSoftware》 定义对象间的一种一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。 Gof《设计模式:可复用面向对象软件的基础》 观察者模式的定义,我认为定义的比较好,翻译的也比较好,通俗易懂,没啥弯弯绕的东东,也没有陌生的术语。如果非要说它里面的关键词,我认为是关系和变化。 关系 什么关系?依赖关系。 依赖关系在观察者模式的重要程度,还体现在,观察者设计模式还有另外一个别名(观察者模式有好几个名字,我们后面都会提到),就叫Dependents。 什么是依赖关系?好像码农都知道吧。 就好像儿子和父亲的关系,儿子和父亲之间就是依赖关系,儿子是依赖方,父亲是被依赖方,儿子在成年之前,不能独立生活,需要父亲的抚养。(哦,我只有一个女儿,举女儿和父亲的关系更好一些,但是我感觉,依赖关系是反着的,小家伙刚刚会跑,一天不见,我就感觉,杯子里的咖啡没有了滋味,两天不见,电脑旁绿植的颜色,就淡了,三天不见,脑袋里一片空白,索性赋诗一首)。码农的女儿情你就是我的世界未有你时,以为拥有整个世界。 走向产房,害怕失去整个世界。 捧你在怀,方知你才是我的整个世界。 一日不见你,杯子中Java的苦味,淡了。 两日不见你,电脑旁Oak的颜色,褪了。 三日不见你,脑袋里Java的技巧,忘了。 只要能看你,哪怕一分秒, 我愿接受千百行代码bug的洗礼。 只要能抱你,哪怕一厘秒, 我愿承受万千次系统上线的失利。 只要能亲你,哪怕一毫秒, 我愿遭受亿万个黑客的攻击。 你,就是我的整个世界。 吴念,2022年11月22日 (刚开始学写诗,写的不好,请大家见谅,另外,我虽然天天喝美式咖啡,但是没有喝过Java咖啡,我的电脑旁也没有oak树,只是因为它们都和我们的Java语言有关。) 对于依赖关系,最重要的是搞清楚,谁是依赖方,谁是被依赖方,在没有解耦合的依赖关系中,依赖方不能独立存在,被依赖方则反之。 所有研究依赖关系的设计模式,宗旨都包括解耦合依赖双方,干掉依赖关系,或者降低依赖度。 从面向对象的角度看,对象和对象之间,一个对象调用了另外一个对象的方法,或者访问了另外一个对象的属性,这两个对象之间就存在依赖关系。 怎么样的依赖关系? 再给依赖关系加个定语,一对多的依赖关系 什么是一对多我就不多说了,这里面要强调的,就是一对多里面的一,往往是被依赖方,多则是依赖方。 变化 谁的变化?对象状态的变化,也就是对象属性的变化。 被依赖方对象状态的变化,变化的后果呢,就是所有依赖于它的对象,都会得到通知,并自动更新。 总结一下,观察者模式,就是定义对象之间的依赖关系,当被依赖方(也就是一方)状态发生变化时,所有依赖方(也就是多方),都会得到通知并被自动更新。 这个定义后面几个字并被自动更新,不太严谨,依赖方都会得到通知一般情况下是没问题的,但是,是否被自动更新就不得而知了,是否需要处理这个通知,这个要看依赖方的业务需求。第三版代码:基于JDK内置的观察者模式JDK中的观察者模式 JDK对于观察者模式,可谓非常重视,从JDK1。0开始就提供了支持,是由Java创始人之一的ChrisWarth设计实现的。 Fromlefttorighttheyare:AlFrazier,JoePalrang,MikeSheridan,EdFrank,DonJackson,FayeBaxter,PatrickNaughton,ChrisWarth,JamesGosling,BobWeisblatt,DavidLavalleeandJonPayne。Missinginaction:CindyLong,ChuckClanton,SheuelingChangandCraigForrest。 上图是Java初创团队的全家福,Java创始人JamesGosling大家应该都能认出来,ChrisWarth就在他的左边,具体是哪个,就不得而知了,估计是戴眼镜那个。类图 类与接口 java。util。Observer:接口,观察者角色 java。util。Observable:类,被观察者角色 原著中的观察者模式 上图,是GOF在其原著中对设计模式的结构定义,ChrisWarth在设计和实现JDK的观察者模式时,基本上尊重了原著。Observer几乎一模一样。而原著中的Subject(主题),被命名为了Observable(被观察者),我喜欢这个名字,语义比较连贯,这也是我为什么在用REIS模型分析观察者设计模式时,把它里面的角色定义为观察者角色(Observer)和被观察者角色(Observable)的原因。java。util。Observer:接口,观察者角色 作为观察者角色,它里面只有一个update方法。packagejava。util;AclasscanimplementthecodeObserverinterfacewhenitwantstobeinformedofchangesinobservableobjects。authorChrisWarthseejava。util。ObservablesinceJDK1。0publicinterfaceObserver{Thismethodiscalledwhenevertheobservedobjectischanged。AnapplicationcallsanObservableobjectsnotifyObserversmethodtohavealltheobjectsobserversnotifiedofthechange。paramotheobservableobject。paramarganargumentpassedtothenotifyObserversmethod。voidupdate(Observableo,Objectarg);}codejava。util。Observable:抽象类,被观察者角色 下面是Observable的类注释和源代码,大家可以的看一下,特别是出现synchronized关键字的地方,就会明白,我们在第二版实现的代码,虽然理论上正确,但是在真正的生产环境中,特别是在多线程环境中,是多么的不靠谱。 另外,这个类中,存储观察者的集合,为什么没有使用我们常见的List,而是用Vector,看过我上期的文章,就应该知道,在JDK1。0的时候,List集合还没有诞生。 对于多线程相关的内容,我在后面的《Java极客之并发编程》中,会给大家进行分享,敬请期待。 另外,还有一个要注意的地方,就是这个类的注释部分。 Thisclassrepresentsanobservableobject,ordatainthemodelviewparadigm。 从这句话,可以看出观察者模式,与我们熟悉的MVC设计模式,有着千丝万缕的联系。Observable就相当于Model,而Observer,就相当于View。 packagejava。util;publicclassObservable{privatebooleanchangedfalse;privateVectorObserverobs;ConstructanObservablewithzeroObservers。publicObservable(){obsnewVector();}Addsanobservertothesetofobserversforthisobject,providedthatitisnotthesameassomeobserveralreadyintheset。Theorderinwhichnotificationswillbedeliveredtomultipleobserversisnotspecified。Seetheclasscomment。paramoanobservertobeadded。throwsNullPointerExceptioniftheparameteroisnull。publicsynchronizedvoidaddObserver(Observero){if(onull)thrownewNullPointerException();if(!obs。contains(o)){obs。addElement(o);}}Deletesanobserverfromthesetofobserversofthisobject。PassingCODEnulltothismethodwillhavenoeffect。paramotheobservertobedeleted。publicsynchronizedvoiddeleteObserver(Observero){obs。removeElement(o);}seejava。util。ObservableclearChanged()seejava。util。ObservablehasChanged()seejava。util。Observerupdate(java。util。Observable,java。lang。Object)publicvoidnotifyObservers(){notifyObservers(null);}Ifthisobjecthaschanged,asindicatedbythehasChangedmethod,thennotifyallofitsobserversandthencalltheclearChangedmethodtoindicatethatthisobjecthasnolongerchanged。 Eachobserverhasitsupdatemethodcalledwithtwoarguments:thisobservableobjectandtheargargument。paramarganyobject。seejava。util。ObservableclearChanged()seejava。util。ObservablehasChanged()seejava。util。Observerupdate(java。util。Observable,java。lang。Object)publicvoidnotifyObservers(Objectarg){atemporaryarraybuffer,usedasasnapshotofthestateofcurrentObservers。Object〔〕arrLocal;synchronized(this){WedontwanttheObserverdoingcallbacksintoarbitrarycodewhileholdingitsownMonitor。ThecodewhereweextracteachObservablefromtheVectorandstorethestateoftheObserverneedssynchronization,butnotifyingobserversdoesnot(shouldnot)。Theworstresultofanypotentialraceconditionhereisthat:1)anewlyaddedObserverwillmissanotificationinprogress2)arecentlyunregisteredObserverwillbewronglynotifiedwhenitdoesntcareif(!changed)return;arrLocalobs。toArray();clearChanged();}for(intiarrLocal。length1;i0;i)((Observer)arrLocal〔i〕)。update(this,arg);}Clearstheobserverlistsothatthisobjectnolongerhasanyobservers。publicsynchronizedvoiddeleteObservers(){obs。removeAllElements();}MarksthisObservableobjectashavingbeenchanged;thehasChangedmethodwillnowreturntrue。protectedsynchronizedvoidsetChanged(){changedtrue;}Indicatesthatthisobjecthasnolongerchanged,orthatithasalreadynotifiedallofitsobserversofitsmostrecentchange,sothatthehasChangedmethodwillnowreturnfalse。ThismethodiscalledautomaticallybythenotifyObserversmethods。seejava。util。ObservablenotifyObservers()seejava。util。ObservablenotifyObservers(java。lang。Object)protectedsynchronizedvoidclearChanged(){changedfalse;}Testsifthisobjecthaschanged。returntrueifandonlyifthesetChangedmethodhasbeencalledmorerecentlythantheclearChangedmethodonthisobject;falseotherwise。seejava。util。ObservableclearChanged()seejava。util。ObservablesetChanged()publicsynchronizedbooleanhasChanged(){returnchanged;}ReturnsthenumberofobserversofthisObservableobject。returnthenumberofobserversofthisobject。publicsynchronizedintcountObservers(){returnobs。size();}}code 我们看看如何基于JDK里面的观察者模式,重构第一版代码,注意,是第一版代码,不是第二版代码。类图 类及接口 OrderServiceV3Observable:被观察者角色,订单服务类 BookBusinessServiceV3:观察者角色,图书业务服务实现类 MobileBusinessServiceV3:观察者角色,手机业务服务实现类OrderServiceV3Observable:被观察者角色,订单服务类 这个类的代码,因为继承了Observable,所以比第二版的订单服务类精简了不少。packagecom。geekarchitect。patterns。observer。demo03;importcom。geekarchitect。patterns。observer。demo01。OrderInfo;importorg。slf4j。Logger;importorg。slf4j。LoggerFactory;importorg。springframework。beans。factory。InitializingBean;importorg。springframework。context。annotation。Scope;importorg。springframework。stereotype。Service;importjava。util。Observable;author极客架构师吴念createTime20221117ServiceScope(prototype)publicclassOrderServiceV3ObservableextendsObservableimplementsInitializingBean{privatestaticfinalLoggerLOGLoggerFactory。getLogger(OrderServiceV3Observable。class);publicvoidpay(OrderInfoorderInfo){LOG。info(订单中台:订单支付成功);this。setChanged();修改状态this。notifyObservers(orderInfo);通知观察者}OverridepublicvoidafterPropertiesSet()throwsException{LOG。info(订单中台:初始化垂直业务部门);this。addObserver(newMobileBusinessServiceV3());this。addObserver(newBookBusinessServiceV3());}}BookBusinessServiceV3:观察者角色,图书业务服务实现类packagecom。geekarchitect。patterns。observer。demo03;importcom。geekarchitect。patterns。observer。demo01。OrderInfo;importorg。slf4j。Logger;importorg。slf4j。LoggerFactory;importjava。util。Observable;importjava。util。Observer;手机业务服务author极客架构师吴念createTime20221117publicclassBookBusinessServiceV3implementsObserver{privatestaticfinalLoggerLOGLoggerFactory。getLogger(BookBusinessServiceV3。class);Overridepublicvoidupdate(Observableo,Objectarg){OrderInfoorderInfo(OrderInfo)arg;LOG。info(垂直业务部门:图书业务服务,订单信息{},orderInfo);}} 运行结果 案例解析 这版代码,我们基于JDK的观察者模式模块来实现,所以省去了很多工作,对于Observable类,我们要注意两点。 1,因为java是单一继承制,所以一旦继承了Observable,我们的类,就不能再有自己的父类。可以考虑用组合的方式试试。 2,Observable类是有状态的,需要先调用setChanged(),再调用notifyObservers(orderInfo)。 下面,我们基于REIS模型,对观察者模式进行解析。REIS模型分析观察者模式 REIS模型是我总结的分析设计模式的一种方法论,主要包括场景(scene),角色(role),交互(interaction),效果(effect)四个要素。角色(Role) 角色,一般为设计模式出现的类,或者对象。每种角色有自己的职责。 在观察者模式中,原著中定义了四种角色,如下图所述,分别是观察者接口(Observer)和观察者具体类(ConcreteObserver)和主题接口(Subject)和主题具体类(ConcreteSubject)。 以我的观点,在这个设计模式中,区分角色的接口和具体类,没有实际意义。所以,我认为,观察者模式,有四种角色,分别是观察者角色(ObserverRole),被观察者角色(ObserableRole),消息角色(Messagerole),以及缓冲池(cachepoolrole)。 观察者角色(ObserverRole) 观察者角色(在观察者模式的各种化身中,也可以称为订阅者角色(subscriberole),监听器角色(Listenerrole),模型角色(Modelrole),消费者角色(consumerrole))。 它在依赖关系中属于依赖方,在一对多关系中,属于多方,它的职责就是,在被观察者角色发生变化时,根据业务需要,执行自己的业务逻辑。所以这个角色里面的方法比较简单,一般只需要定义自己的业务方法即可。 观察者模式的各种化身,我们后面有详细说明。 被观察者角色(ObserableRole) 被观察者角色,(在观察者模式的各种化身中,也可以称为发布者角色(Publishrole),事件源角色(eventsourcerole),模型角色(Viewrole),生产者角色(producerrole))。 它在依赖关系中属于被依赖方,在一对多关系中,属于一方,它的职责可以从两方面考虑。 一方面,就是有自身的业务逻辑,并造成一定的状态变化或者事件发生。 另一方面,也是更为重要的一方面,就是要把状态变化或者事件发生,通知出去,或者叫发布出去,让所有的观察者都知道这件事。 至于如何做,至少可以有两个选择。 1,被观察者自己逐个通知观察者,这样双方耦合度高。(我们上面的案例代码就是这种方式) 2,把消息发送给,或者委托给第三方,也就是消息缓冲池(消息系统),然后由消息缓存池,负责将消息发布出去,这样观察者与被观察者,就彻底解耦合了。 如果采用的是第一种方案,被观察者角色里面,就需要定义增加,删除和通知观察者的相应方法。 如果采用第二种方案,就意味着,需要使用专业的消息系统或者叫消息引擎了,如ActiveMQ,Kafka,RocketMQ等等。 消息角色(Messagerole) 消息角色,顾名思义,就是封装消息的对象,(在观察者模式的各种化身中,它也可以称为事件(Event),实体类(Entity),产品(product)等等)。它的职责简单,就不多说了。 缓冲池角色(cachepoolrole) 缓冲池角色,是用来解耦合观察者和被观察者的角色,这个角色简单一些的,可以是集合类,稍微复杂一些的,就是消息系统或者叫消息引擎了。 要注意缓冲的内容,可以是消息,也可以是观察者角色,在简单的观察者模式中,通常是缓冲观察者,而在消息引擎中,通常是缓冲消息或者事件的。 要实现一个高效的,确保消息不漏发,不重发,而且要支持各种类型的消息,不是一件容易的事情。这个我们在后面的专题分享中,会给大家介绍。交互(interaction) 交互,是指设计模式中,各种角色是如何交互的,一般用UML中的序列图,活动图来表示。简单的说就是角色之间是如何配合,完成设计模式的使命的。 对于观察者模式,角色之间的交互,可以分为两个阶段: 1,初始化阶段 1,可以由被观察者将依赖自己的所有观察者,加入到缓冲池集合中。 2,或者观察者角色,在缓冲池角色,注册相应的消息和事件(消息系统中的流程) 2,运行阶段 1,被观察者角色,在事件发生后,封装消息实体。 2,如果存在消息缓冲池,被观察者就将消息发送到消息缓冲池中,反之,则直接逐个发送给观察者角色。 3,观察者角色,在接到通知后,根据消息信息,判断是否需要处理消息,根据自己的业务逻辑,进行业务处理。场景(Scene) 场景,也就是我们在什么情况下,遇到了什么问题,需要使用某个设计模式。 对于观察者模式,由于它有很多化身,如MVC模式,发布订阅模式(PublishSubscribe),事件监听机制,生产者消费者模式,所以使用的场景非常多。大家在工作中接触的比较多的,应该有web项目的MVC架构,多线程里面的线程池,javaSwing里面的事件监听,还有就是消息系统。效果(effect) 效果,使用该设计模式之后,达到了什么效果,有何意义,当然,也可以说说它的缺点,或者风险。 从我们前面的案例可以看出,解释器模式达到了以下效果。 对于观察者模式,我认为它的优点,可以完全覆盖它的缺点,所以,我只说它的优点。 它的最大优点,就是通过消息缓冲池,实现了观察者和被观察者的完全隔离,这也是它能在分布式与微服务架构的今天,能成为中流砥柱的原因。 总结一下,基于REIS分析模型,观察者模式由四个角色组成,分别是观察者角色(ObserverRole),被观察者角色(ObserableRole),消息角色(Messagerole),以及缓冲池角色(cachepoolrole),它的宗旨是,通过缓冲池角色,实现观察者与被观察者的解耦合。 观察者模式的化身 在GOF原著中,观察者模式,除了正式名称Observer之外,还有两个别名,就是Dependents和PublishSubscribe。 Dependents除了名字,没有其他辅助文献资料,对其进行详细的阐述,来龙去脉无从考究(有知道的可以评论区留言,或者私信我,重重有赏哦)。发布订阅模式(PublishSubscribe) 而PublishSubscribe,就是大名鼎鼎的发布订阅模式,常常现身于各种消息引擎系统中,如老牌的ActiveMQ,炽手可热的Kafka,阿里系的RocketMQ等等。关于发布订阅模式,我会在分布式异步消息框架的相关分享中详细介绍。 而同时和发布订阅模式,出现在消息系统的,还有另外一个设计模式,就是生产者消费者模式。生产者消费者模式 生产者消费者模式,通常作为并发编程的一种设计模式,它的起源,是有据可查的,它源自艾兹格迪科斯彻的一篇论文。Weconsidertwoprocesses,whicharecalledtheproducerandtheconsumerrespectively。Theproducerisacyclicprocessthatproducesacertainportionofinformation,thathastobeprocessedbytheconsumer。Theconsumerisalsoacyclicprocessthatneedstoprocessthenextportionofinformation,ashasbeenproducedbytheproducerWeassumethetwoprocessestobeconnectedforthispurposeviaabufferwithunboundedcapacity。 艾兹格迪科斯彻,荷兰的计算机科学家,72年获得图灵奖,被誉为结构程序设计之父,他的成就很多,说几个大家可能比较熟悉的,他提出了goto有害论,他解决了著名的哲学家聚餐问题,也就是多线程的问题。 关于生产者消费者模式,我会在即将推出的《java极客之并发编程》中的线程池部分,进行详细讲解。MVC模式 什么是MVC(Modelviewcontroller),我就不多说了,为什么说观察者模式隐身于MVC模式之中呢。 在GOF的原著中,列举的观察者模式的案例,就是一个典型的MVC模式的案例,同一个数据源,显示在不同的视图组件中(表格,柱状图,饼图)。 三个不同的视图View(Observer角色),显示同一个模型Model的数据(Observable角色)。 作者在原文中对MVC与观察者模式的关系,阐述如下所示。 ThefirstandperhapsbestknownexampleoftheObserverpatternappearsinSmalltalkModelViewController(MVC),theuserinterfaceframeworkintheSmalltalkenvironment〔KP88〕。MVCsModelclassplaystheroleofSubject,whileViewisthebaseclassforobservers。 MVC设计模式中的视图(View)对应观察者模式中的Observer,模型(Model)对应主题(Subject)(也就是我们所说的被观察者Observable)事件监听机制(EventListener) 事件监听机制,大部分java程序员接触的比较少,熟悉javaswing的朋友,应该会有所了解。那它和观察者模式,有什么关系呢? 观察者,英语是observer,可以翻译为观察者,目击者;观察家。 但是,不论是观察者,目击者好像都是用眼睛的,用耳朵就不能观察了吗,对于我这种被国产抗日神剧和谍战剧洗礼的老码农,谍战教父柳云龙的忠实粉丝,谍战剧中我党的卧底人员,潜入中统或者军统内部,用窃听器窃听敌人秘密会议的镜头还历历在目,如果用耳朵听,也是观察,那么listener和Observer,是不是就殊途同归了呢。 好像是胡说八道,牵强附会啊。 这个还真不是我忽悠大家,大家在百度搜一下事件监听机制观察者模式,在Bing国际版搜索eventlistenerobserver,也可以看到不少相关文章,不过,关于这两个设计模式,特别权威的文章,我目前还没有发现,有知道的,可以私信我,或者评论区晒一晒哦。 我的观点,观察者模式,与MVC模式,事件监听模式,发布订阅模式,生产者消费者模式,虽然名字各异,但是本质相同,不同的业务场景,各有侧重,殊途同归,貌离神合。 大家怎么看,可以评论区留言。总结如下 通用代码和类图 对于解释器这种级别的设计模式,通用代码没有任何实际价值,来参考价值都没有,所以,我就提供了。大家如果感兴趣,可以到网上搜搜,借鉴一下。 接口及类 IObservable:被观察者接口 AbstractObservable:被观察者抽象类 ConcreteObservableA:被观察者实现类 IObserver:观察者接口 ConcreteObserverA:观察者实现类A ConcreteObserverB:观察者实现类B Message:消息 相关代码,大家到我的github上下载即可。 下期预告 观察者模式,我们就分享到这里,我们今天重点讲解了观察者模式的真身,对于它的其他各种化身,我在后面的相关专题中,会一一详细分享,敬请期待。下期,我们将分享最后一个行为型设计模式中介者模式(MediatorPattern)。 极客架构师,专注架构师成长。 关注我,我将持续分享更多架构师的相关文章和视频,我们下期见。