觀察者模式深度解析：從經典定義到 Java 實戰

模式定義

觀察者模式又稱「發布-訂閱」，定義物件間一對多依賴：當主題狀態改變，自動通知所有觀察者。核心在於解耦主題與觀察者，支援動態訂閱/取消訂閱。

四大角色

核心流程

1. 觀察者呼叫 registerObserver() 將自己加入主題列表。
2. 主題狀態改變，呼叫 notifyObservers()。
3. 主題遍歷列表，呼叫每個觀察者的 update()。
4. 觀察者可呼叫 removeObserver() 取消訂閱。

Java 完整實作

// 1. 抽象主題
interface Watched {
    void registerSubscriber(Watcher watcher);
    void removeSubscriber(Watcher watcher);
    void sendNews();
}

// 2. 抽象觀察者
interface Watcher {
    void updateNews();
}

// 3. 具體主題
class ConcreteWatched implements Watched {
    private final List subscribers = new ArrayList<>();

    @Override public void registerSubscriber(Watcher w) { subscribers.add(w); }
    @Override public void removeSubscriber(Watcher w) { subscribers.remove(w); }

    @Override public void sendNews() {
        System.out.println("開始推送新聞...");
        for (Watcher w : subscribers) w.updateNews();
        System.out.println("推送結束。");
    }
}

// 4. 具體觀察者
class ConcreteWatcher implements Watcher {
    private final String name;
    public ConcreteWatcher(String name) { this.name = name; }
    @Override public void updateNews() { System.out.println(name + " 收到最新新聞！"); }
}

// 5. 測試
public class ObserverDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteWatched news = new ConcreteWatched();
        news.registerSubscriber(new ConcreteWatcher("讀者A"));
        news.registerSubscriber(new ConcreteWatcher("讀者B"));
        news.registerSubscriber(new ConcreteWatcher("讀者C"));
        news.sendNews();
        System.out.println("--- 讀者A 取消訂閱 ---");
        news.removeSubscriber(new ConcreteWatcher("讀者A")); // 注意：需保留引用才能移除
        news.sendNews();
    }
}

關鍵改進點

• 保留觀察者引用：測試中 new ConcreteWatcher("讀者A") 建立新物件無法移除，實務應保留變數或用 ID 對應。
• 執行緒安全：多執行緒環境下，subscribers 應用 CopyOnWriteArrayList 或同步鎖。
• 異步通知：耗時觀察者可用 ExecutorService 非阻塞通知。
• 弱引用：防止觀察者記憶體洩漏，可用 WeakReference<Watcher>。

JDK 內建支援

• java.util.Observable / Observer（Java 9 棄用，因設計缺陷）。
• 推薦：自行實作或使用 PropertyChangeListener、EventListener、Guava EventBus、Spring ApplicationEventPublisher、RxJava Observable 等成熟事件總線。

應用場景

• GUI 事件處理（按鈕點擊、滑鼠移動）。
• 模型-視圖同步（MVC/MVVM）。
• 訊息推送、日誌記錄、快取失效通知。
• 微服務事件驅動架構（領域事件）。

總結

觀察者模式是「鬆耦合、高擴展」的經典範例。掌握其核心結構、避開常見坑點（引用管理、執行緒安全、異步處理），並善用成熟框架而非重造輪子，是架構師的必修功課。