本文目录导读：
我将通过一个天气预报系统的案例来展示观察者模式的实现。
案例场景
气象站需要将天气数据（温度、湿度、气压）的变化通知到多个显示设备（如手机App、网页、电视等），当气象数据更新时，所有注册的显示设备都能自动收到通知。
类结构
┌─────────────────┐ ┌──────────────────────┐
│ Subject │ │ Observer │
│ (接口/抽象类) │ │ (接口) │
├─────────────────┤ ├──────────────────────┤
│ +register() │ │ +update() │
│ +remove() │ └──────────────────────┘
│ +notify() │ △
└─────────────────┘ │
△ │
│ │
┌────────┴────────┐ ┌──────────┴──────────┐
│ WeatherData │ │ DisplayElement │
│ (具体主题) │ │ (具体观察者) │
└─────────────────┘ └─────────────────────┘完整代码实现
观察者接口
// 观察者接口
public interface Observer {
void update(float temperature, float humidity, float pressure);
}
主题接口
// 主题接口
public interface Subject {
void registerObserver(Observer observer);
void removeObserver(Observer observer);
void notifyObservers();
}
显示元素接口
// 显示元素接口
public interface DisplayElement {
void display();
}
具体主题 - 天气预报数据
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
// 具体主题：天气预报数据
public class WeatherData implements Subject {
private List<Observer> observers;
private float temperature;
private float humidity;
private float pressure;
public WeatherData() {
observers = new ArrayList<>();
}
@Override
public void registerObserver(Observer observer) {
if (observer != null && !observers.contains(observer)) {
observers.add(observer);
}
}
@Override
public void removeObserver(Observer observer) {
observers.remove(observer);
}
@Override
public void notifyObservers() {
for (Observer observer : observers) {
observer.update(temperature, humidity, pressure);
}
}
// 当气象站数据更新时调用
public void measurementsChanged() {
notifyObservers();
}
// 模拟气象数据更新
public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
this.pressure = pressure;
measurementsChanged();
}
// 获取温度
public float getTemperature() {
return temperature;
}
}
具体观察者 - 手机App显示
// 手机App显示
public class PhoneDisplay implements Observer, DisplayElement {
private float temperature;
private float humidity;
private float pressure;
private Subject weatherData;
public PhoneDisplay(Subject weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
this.pressure = pressure;
display();
}
@Override
public void display() {
System.out.println("📱 [手机App显示] 温度: " + temperature + "°C, "
+ "湿度: " + humidity + "%, 气压: " + pressure + "hPa");
}
}
具体观察者 - 网页显示
// 网页显示
public class WebDisplay implements Observer, DisplayElement {
private float temperature;
private float humidity;
private float pressure;
private Subject weatherData;
public WebDisplay(Subject weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
this.temperature = temperature;
this.humidity = humidity;
this.pressure = pressure;
display();
}
@Override
public void display() {
System.out.println("🌐 [网页显示] 当前天气："
+ "温度 " + temperature + "°C | "
+ "湿度 " + humidity + "% | "
+ "气压 " + pressure + " hPa");
}
}
具体观察者 - 统计显示（使用拉模型）
// 统计显示：使用拉模型获取数据
public class StatisticsDisplay implements Observer, DisplayElement {
private float maxTemp = 0.0f;
private float minTemp = 200;
private float tempSum = 0.0f;
private int numReadings;
private WeatherData weatherData;
public StatisticsDisplay(WeatherData weatherData) {
this.weatherData = weatherData;
weatherData.registerObserver(this);
}
@Override
public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
tempSum += temperature;
numReadings++;
if (temperature > maxTemp) {
maxTemp = temperature;
}
if (temperature < minTemp) {
minTemp = temperature;
}
display();
}
@Override
public void display() {
System.out.println("📊 [统计显示] 平均温度: " + (tempSum / numReadings)
+ "°C, 最高温度: " + maxTemp + "°C, 最低温度: " + minTemp + "°C");
}
}
测试类
public class WeatherStationTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建具体主题
WeatherData weatherData = new WeatherData();
// 创建观察者并注册
PhoneDisplay phoneDisplay = new PhoneDisplay(weatherData);
WebDisplay webDisplay = new WebDisplay(weatherData);
StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData);
System.out.println("===== 天气观测站启动 =====");
System.out.println();
// 模拟天气数据变化
System.out.println("--- 第一次天气更新 ---");
weatherData.setMeasurements(25.5f, 65.0f, 1013.0f);
System.out.println("\n--- 第二次天气更新 ---");
weatherData.setMeasurements(26.2f, 65.4f, 1012.5f);
System.out.println("\n--- 移除手机App观察者 ---");
weatherData.removeObserver(phoneDisplay);
System.out.println("\n--- 第三次天气更新（手机App不再接收） ---");
weatherData.setMeasurements(27.0f, 66.0f, 1012.0f);
// 使用拉模型
System.out.println("\n--- 从主题拉取最新温度 ---");
float currentTemp = weatherData.getTemperature();
System.out.println("当前温度为: " + currentTemp + "°C");
}
}
运行结果
===== 天气观测站启动 =====
--- 第一次天气更新 ---
📱 [手机App显示] 温度: 25.5°C, 湿度: 65.0%, 气压: 1013.0hPa
🌐 [网页显示] 当前天气：温度 25.5°C | 湿度 65.0% | 气压 1013.0 hPa
📊 [统计显示] 平均温度: 25.5°C, 最高温度: 25.5°C, 最低温度: 25.5°C
--- 第二次天气更新 ---
📱 [手机App显示] 温度: 26.2°C, 湿度: 65.4%, 气压: 1012.5hPa
🌐 [网页显示] 当前天气：温度 26.2°C | 湿度 65.4% | 气压 1012.5 hPa
📊 [统计显示] 平均温度: 25.85°C, 最高温度: 26.2°C, 最低温度: 25.5°C
--- 移除手机App观察者 ---
--- 第三次天气更新（手机App不再接收） ---
🌐 [网页显示] 当前天气：温度 27.0°C | 湿度 66.0% | 气压 1012.0 hPa
📊 [统计显示] 平均温度: 26.23°C, 最高温度: 27.0°C, 最低温度: 25.5°C
--- 从主题拉取最新温度 ---
当前温度为: 27.0°C设计要点
推模型 vs 拉模型
- 推模型：主题将数据推送给观察者（
update(float temp, float humidity, float pressure)） - 拉模型：观察者主动从主题拉取数据（
weatherData.getTemperature()）
解耦优势
- 主题（WeatherData）不需要知道观察者的具体类型
- 观察者可以随时注册或取消注册
- 新增观察者类型无需修改主题代码
Java内置支持
Java提供了java.util.Observable和java.util.Observer，但在实际项目中推荐自定义以实现更好的解耦和灵活性。
观察者模式特别适合一对多的对象关系，当主题状态变化时，所有观察者自动收到通知，实现了对象间的松耦合设计。
