请编写一个观察者模式的实际应用案例代码，并解释其工作原理。

八股文_设计模式面试题 0 36

参考回答

问题：请编写一个观察者模式的实际应用案例代码，并解释其工作原理。

我们将通过一个实际的案例来展示观察者模式的应用。假设我们有一个新闻发布系统，新闻发布者（主题）会发布新闻内容，多个新闻订阅者（观察者）订阅了该新闻发布系统，并且每当有新的新闻发布时，所有订阅者都将接收到该新闻的通知。

详细讲解与拓展

1. 设计概要

主题（Publisher/NewsAgency）：发布新闻的对象，管理观察者并通知它们新闻的更新。
观察者（Subscriber）：订阅新闻的对象，接收新闻并做出反应（例如显示新闻内容）。

我们会使用观察者模式来实现这个系统，当有新新闻发布时，所有订阅者都会被通知并更新他们的内容。

2. 代码实现

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 观察者接口
interface Subscriber {
    void update(String news);
}

// 主题接口
interface NewsAgency {
    void addSubscriber(Subscriber subscriber);
    void removeSubscriber(Subscriber subscriber);
    void notifySubscribers();
}

// 具体主题
class ConcreteNewsAgency implements NewsAgency {
    private List<Subscriber> subscribers = new ArrayList<>();
    private String news;

    // 添加订阅者
    @Override
    public void addSubscriber(Subscriber subscriber) {
        subscribers.add(subscriber);
    }

    // 移除订阅者
    @Override
    public void removeSubscriber(Subscriber subscriber) {
        subscribers.remove(subscriber);
    }

    // 通知所有订阅者
    @Override
    public void notifySubscribers() {
        for (Subscriber subscriber : subscribers) {
            subscriber.update(news);
        }
    }

    // 设置新闻并通知订阅者
    public void setNews(String news) {
        this.news = news;
        notifySubscribers();
    }
}

// 具体观察者
class ConcreteSubscriber implements Subscriber {
    private String name;

    public ConcreteSubscriber(String name) {
        this.name = name;
    }

    // 接收到新闻更新
    @Override
    public void update(String news) {
        System.out.println(name + " received news update: " + news);
    }
}

// 测试
public class NewsSystem {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建新闻发布者
        ConcreteNewsAgency newsAgency = new ConcreteNewsAgency();

        // 创建观察者
        ConcreteSubscriber subscriber1 = new ConcreteSubscriber("Alice");
        ConcreteSubscriber subscriber2 = new ConcreteSubscriber("Bob");
        ConcreteSubscriber subscriber3 = new ConcreteSubscriber("Charlie");

        // 添加订阅者
        newsAgency.addSubscriber(subscriber1);
        newsAgency.addSubscriber(subscriber2);
        newsAgency.addSubscriber(subscriber3);

        // 发布新闻并通知所有订阅者
        newsAgency.setNews("Breaking News: Observer Pattern in Action!");

        // 删除一个订阅者并发布新新闻
        newsAgency.removeSubscriber(subscriber2);
        newsAgency.setNews("Update: Observer Pattern is Cool!");
    }
}

3. 代码解析

Subscriber接口：定义了update()方法，所有的观察者类都必须实现这个方法，用来接收来自主题（新闻发布者）的通知。
NewsAgency接口：定义了对观察者的管理操作，包括addSubscriber()、removeSubscriber()和notifySubscribers()，用于注册、移除观察者和通知观察者。
ConcreteNewsAgency类：具体的新闻发布系统，实现了NewsAgency接口。它维护了一个订阅者列表，当新闻内容改变时，会调用notifySubscribers()通知所有订阅者。
ConcreteSubscriber类：具体的观察者，代表了新闻的订阅者。当新闻发布时，它通过update()方法接收到新闻内容并打印出来。
测试过程：
- 创建一个新闻发布系统ConcreteNewsAgency实例。
- 创建多个观察者（订阅者）并将它们注册到新闻发布系统中。
- 当新闻发布时，所有注册的订阅者都通过update()方法接收到新闻更新。
- 可以移除某个订阅者，验证移除后的效果。

4. 输出结果

Alice received news update: Breaking News: Observer Pattern in Action!
Bob received news update: Breaking News: Observer Pattern in Action!
Charlie received news update: Breaking News: Observer Pattern in Action!
Alice received news update: Update: Observer Pattern is Cool!
Charlie received news update: Update: Observer Pattern is Cool!

5. 工作原理

注册观察者：观察者通过addSubscriber()方法将自己注册到新闻发布系统中，成为该主题的观察者。
发布新闻：当新闻发布系统（主题）有新的新闻时，通过setNews()方法更新新闻内容。更新后，新闻发布系统会调用notifySubscribers()，通知所有的观察者。
通知观察者：每个订阅者都会调用自己的update()方法，更新自己的状态，通常是显示新闻内容。
移除观察者：可以通过removeSubscriber()方法移除某个不再需要接收新闻的订阅者。

总结

观察者模式在这个新闻发布系统中的应用展示了如何实现一个松耦合的一对多通知机制。主题（新闻发布者）和观察者（新闻订阅者）之间通过接口连接，确保了它们之间的低耦合。当新闻发布系统的状态变化时，所有订阅者都能及时获得更新，而不需要主题知道它们的具体实现。这种模式非常适用于事件驱动系统、实时通知系统等场景。