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Java 設計模式：觀察者模式完整實戰指南

編輯：Java 相關知識

模式定義與核心價值

觀察者模式：定義物件間一對多依賴，當一個物件（主題）狀態改變時，所有依賴它的物件（觀察者）都會自動收到通知並更新。

核心優勢：主題與觀察者鬆耦合——主題不需知道觀察者具體類別，只知其實現 Observer 介面；支援動態訂閱/退訂；實現狀態同步傳播。

經典應用場景

GUI 事件處理（按鈕點擊、滑鼠移動、鍵盤輸入）
訊息推送系統（新聞訂閱、股價異動、系統告警）
模型-視圖同步（MVC 中 Model 變更通知 View 更新）
快取失效/資料同步（分散式系統中的狀態廣播）

角色結構

角色	類別/介面	職責
Subject	介面/抽象類	管理觀察者清單：`addObserver`、`removeObserver`、`notifyObservers`
ConcreteSubject	類別	持有具體狀態，狀態變更時呼叫 `notifyObservers`
Observer	介面	定義 `update(Observable, Object)` 回呼方法
ConcreteObserver	類別	實現具體回應邏輯

JDK 內建支援：java.util.Observable / Observer

注意：Java 9 起標記為 @Deprecated，建議改用 PropertyChangeListener、Flow API (Reactive Streams) 或第三方庫。但理解其機制仍具教學價值。

實戰案例：新聞發布訂閱系統

1. 主題：新聞發布者


import java.util.Observable;

public class NewsPublisher extends Observable {
    public void publishNews(String title, String body) {
        News news = new News(title, body);
        setChanged(); // 關鍵：標記狀態已改變
        System.out.println("新聞發布：" + title);
        notifyObservers(news); // 推送新聞物件給所有觀察者
        // 後續處理：存資料庫、推送推播...
    }
}

2. 觀察者：訂閱者與管理者


import java.util.Observer;
import java.util.Observable;

public class SubscriberObserver implements Observer {
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        if (arg instanceof News) {
            mailToSubscriber((News) arg);
        }
    }
    private void mailToSubscriber(News news) {
        System.out.println("郵件通知訂閱者：新新聞《" + news.getTitle() + "》");
    }
}

public class ManagerObserver implements Observer {
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        if (arg instanceof News) {
            mailToManager((News) arg);
        }
    }
    private void mailToManager(News news) {
        System.out.println("郵件通知管理者：需審核新聞《" + news.getTitle() + "》");
    }
}

3. 資料實體


public class News {
    private String title, body;
    public News(String title, String body) { this.title = title; this.body = body; }
    // getter/setter 略
}

4. 客戶端測試


public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        NewsPublisher publisher = new NewsPublisher();
        publisher.addObserver(new SubscriberObserver());
        publisher.addObserver(new ManagerObserver());
        
        publisher.publishNews("Hello News", "News body content");
    }
}
// 輸出：
// 新聞發布：Hello News
// 郵件通知管理者：需審核新聞《Hello News》
// 郵件通知訂閱者：新新聞《Hello News》

手寫實現：不依賴 JDK Observable

更靈活、不受單一繼承限制、支援泛型：

1. 自訂 Subject 介面


public interface Subject {
    void addObserver(Observer o);
    void removeObserver(Observer o);
    void notifyObservers();
}

2. 自訂 Observer 介面


public interface Observer {
    void update(Subject subject);
}

3. 具體主題：整數資料包


import java.util.*;

public class IntegerDataBag implements Subject {
    private List data = new ArrayList<>();
    private List observers = new ArrayList<>();
    
    public void add(Integer i) { data.add(i); notifyObservers(); }
    public Iterator iterator() { return data.iterator(); }
    public Integer remove(int index) { 
        if (index < data.size()) { 
            Integer removed = data.remove(index); 
            notifyObservers(); 
            return removed; 
        } 
        return null; 
    }
    
    @Override public void addObserver(Observer o) { observers.add(o); }
    @Override public void removeObserver(Observer o) { observers.remove(o); }
    @Override public void notifyObservers() {
        for (Observer o : observers) o.update(this);
    }
}

4. 具體觀察者：加總器與列印器


public class IntegerAdder implements Observer {
    private IntegerDataBag bag;
    public IntegerAdder(IntegerDataBag bag) { this.bag = bag; bag.addObserver(this); }
    
    @Override public void update(Subject subject) {
        if (subject == bag) {
            int sum = 0;
            for (Integer i : bag) sum += i;
            System.out.println("資料變更，新總和：" + sum);
        }
    }
}

public class IntegerPrinter implements Observer {
    private IntegerDataBag bag;
    public IntegerPrinter(IntegerDataBag bag) { this.bag = bag; bag.addObserver(this); }
    
    @Override public void update(Subject subject) {
        if (subject == bag) {
            System.out.println("資料變更，內容：" + bag);
        }
    }
}

5. 驅動測試


public class Driver {
    public static void main(String[] args) {
        IntegerDataBag bag = new IntegerDataBag();
        for (int i = 1; i <= 8; i++) bag.add(i);
        
        new IntegerAdder(bag);
        new IntegerPrinter(bag);
        
        System.out.println("新增 9：");
        bag.add(9);
        
        System.out.println("移除索引 0：");
        bag.remove(0);
    }
}

進階主題：推 vs 拉模式

模式	notifyObservers 參數	優點	缺點
推模式	傳遞具體資料 `notifyObservers(data)`	觀察者無需知曉主題細節，資料即時送達	資料結構固定，觀察者被動接收，可能不需要所有資料
拉模式	傳遞主題本身 `notifyObservers(this)`	觀察者按需「拉取」所需資料，彈性高	觀察者需依賴具體主題類別，耦合度較高