一、什么是观察者模式？

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式，用于对象之间的一对多依赖关系：当被观察对象（Subject）状态发生变化时，所有依赖它的观察者（Observer）都会自动收到通知并更新。

拿天气预报系统来类比
假设你是一个气象局的中央发布系统，每当你更新天气预报，订阅了你天气服务的各种渠道（如手机 App、LED 公交站牌、广播系统）都会自动收到通知并显示新的天气情况。

• 气象局 = 被观察者（Subject）
• 各种显示设备 = 观察者（Observer）
• 通知机制 = 观察者模式的核心精髓

二、模式结构图

三、代码实战

我们构建一个完整的天气通知系统：

• WeatherStation 是被观察者
• PhoneDisplay 和 LedBoardDisplay 是观察者

1. Observer 接口

public interface Observer {void update(float temperature, float humidity, float pressure);
}

2. Subject 接口

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

3. WeatherStation（被观察者）

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class WeatherStation implements Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<>();private float temperature, humidity, pressure;@Overridepublic void registerObserver(Observer o) {observers.add(o);}@Overridepublic void removeObserver(Observer o) {observers.remove(o);}@Overridepublic void notifyObservers() {for (Observer o : observers) {o.update(temperature, humidity, pressure);}}public void setMeasurements(float temp, float hum, float press) {this.temperature = temp;this.humidity = hum;this.pressure = press;notifyObservers(); // 状态变了，通知大家！}
}

4. 两个观察者实现类

手机显示端

public class PhoneDisplay implements Observer {@Overridepublic void update(float temperature, float humidity, float pressure) {System.out.println("[手机App] 当前天气：温度=" + temperature + "℃，湿度=" + humidity + "%，气压=" + pressure + " hPa");}
}

LED 公交站牌

public class LedBoardDisplay implements Observer {@Overridepublic void update(float temperature, float humidity, float pressure) {System.out.println("[LED站牌] 实时天气：T=" + temperature + "℃ | H=" + humidity + "% | P=" + pressure + " hPa");}
}

5. 主程序测试

public class WeatherApp {public static void main(String[] args) {WeatherStation station = new WeatherStation();Observer phone = new PhoneDisplay();Observer led = new LedBoardDisplay();station.registerObserver(phone);station.registerObserver(led);station.setMeasurements(28.5f, 60f, 1012f);station.setMeasurements(30.1f, 55f, 1008f);}
}

四、实战示例UML 图

@startuml
interface Observer {+update(temp, humidity, pressure)
}interface Subject {+registerObserver(o: Observer)+removeObserver(o: Observer)+notifyObservers()
}class WeatherStation implements Subject {-observers: List<Observer>-temperature: float-humidity: float-pressure: float+setMeasurements(temp, hum, press)
}class PhoneDisplay implements Observer
class LedBoardDisplay implements ObserverSubject <|.. WeatherStation
Observer <|.. PhoneDisplay
Observer <|.. LedBoardDisplay
WeatherStation --> Observer : notifies >>
@enduml

五、优点与应用场景

优点

• 低耦合性：Subject 和 Observer 相互独立，只通过接口联系；
• 灵活可扩展：任意添加/删除观察者，不影响其他模块；
• 符合开闭原则：修改 Subject 不影响 Observer 行为。

典型应用场景

• GUI 事件系统（按钮点击监听）
• 消息订阅与发布（如 Kafka、MQTT）
• 数据驱动的响应式 UI 框架（React/Vue 背后的思想）
• 游戏状态监听器（如玩家血量变化通知 UI）

六、小结

一句话总结观察者模式： “我变了，我的订阅者们会立刻知道。”

观察者模式本质上是发布-订阅模式的一种实现。通过本篇“天气预报”类比，我们不仅理解了模式的结构，还体验了它在实际开发中的强大威力。

七、参考

《23种设计模式概览》