Rivalry2

HTML Diff

0 added 0 removed

Original 2026-01-01

Modified 2026-02-21

1 <a>#База знаний</a>

2 <ul><li>22 ноя 2021</li>

3 <li>0</li>

4 </ul><h2>Шаблон "Наблюдатель": расскажите, как там на Марсе</h2>

5 Исследуем погоду на Марсе с помощью Java и паттерна проектирования "Наблюдатель".

6 Фулстек-разработчик. Любимый стек: Java + Angular, но в хорошей компании готова писать хоть на языке Ада.

7 18 февраля 2021 года в рамках миссии NASA "Марс-2020" на поверхность Красной планеты успешно приземлился ровер Perseverance - "Настойчивость". С тех пор он передаёт на Землю кучу данных о нашем соседе.

8 Представьте, что вас взяли на работу в NASA, а в качестве первого простого задания попросили разобраться с полученными от Perseverance данными.

9 <ul><li><a>Постановка задачи</a></li>

10 <li><a>Решение 1: простое и очевидное</a></li>

11 <li><a>Что такое паттерн "Наблюдатель"</a></li>

12 <li><a>Решение 2: гибкое и универсал</a></li>

13 </ul><ul><li><a>Как ещё можно передавать обновления</a></li>

14 <li><a>Решение 3: стандартизированное</a></li>

15 <li><a>Подытожим</a></li>

16 </ul>Техническое задание

17 Разработать программу, которая при получении новых данных от ровера будет по-разному распоряжаться ими:

18 <ul><li>температуру на Марсе выведет на большой экран в холле;</li>

19 <li>давление на Марсе покажет на экране в лаборатории;</li>

20 <li>свежие фотографии поверхности опубликует на сайте NASA.</li>

21 </ul>Список вариантов обработки данных не окончательный. Нужно иметь возможность быстро подключать новые обработчики и отключать старые.

22 А вот и сопроводительные документы. Это класс, в котором хранятся актуальные данные от ровера:

23 public class PerseveranceData { private final double temperature; // температура private final double pressure; // давление private final String photo; // фотография (для простоты пусть это будет строка) public PerseveranceData(double temperature, double pressure, String photo) { this.temperature = temperature; this.pressure = pressure; this.photo = photo; } public double getTemperature() { return temperature; } public double getPressure() { return pressure; } public String getPhoto() { return photo; } }И класс-заготовка для обработчика этих данных:

24 public class Perseverance { private PerseveranceData data; // последние полученные данные public PerseveranceData getData() { return date; } // этот метод вызывается каждый раз при получении новых данных public void onNewData(PerseveranceData newData){ // сюда можно дописать свою обработку } }Первое решение пришло в голову почти сразу.

25 Тут и думать нечего - раз есть метод, который вызывается при получении новых данных, в нём же эти данные и разошлём по нужным представлениям. Только сначала опишем классы для этих представлений.

26 Для вывода температуры:

27 public class TemperatureDisplay { public void update(PerseveranceData data) { System.out.printf("Температура на Марсе - %2.0f градусов по Цельсию %n", data.getTemperature()); } }Для вывода давления:

28 public class PressureDisplay { public void update(PerseveranceData data) { System.out.printf("Давление на Марсе - %3.1f кПа %n", data.getPressure()); } }И для публикации фотографий:

29 public class PhotoPublisher { public void update(PerseveranceData data) { System.out.printf("Опубликовано новое фото Марса - %1$s %n", data.getPhoto()); } }А вот и самая очевидная реализация рассылки новых данных:

30 public class Perseverance { private PerseveranceData data; public PerseveranceData getData() { return data; } TemperatureDisplay temperatureDisplay = new TemperatureDisplay(); PressureDisplay pressureDisplay = new PressureDisplay(); PhotoPublisher photoPublisher = new PhotoPublisher(); // этот метод вызывается каждый раз при получении новых данных от ровера public void onNewData(PerseveranceData newData) { data = newData; temperatureDisplay.update(data); pressureDisplay.update(data); photoPublisher.update(data); } }Быстро, просто, всё работает, но есть минусы:

31 <ul><li>При добавлении нового представления придётся снова менять класс Perseverance.</li>

32 <li>Невозможно отключать представления и добавлять новые прямо во время выполнения программы.</li>

33 <li>Так как в Perseverance используются реализации - конкретные классы представлений, а не интерфейсы, то при появлении другой реализации любого представления опять же придётся менять класс ровера.</li>

34 </ul>Иными словами, решению недостаёт гибкости, а класс марсохода и классы - представления данных слишком сильно связаны между собой. Но есть вариант и поинтереснее - для решения нашей задачи отлично подойдёт паттерн проектирования "Наблюдатель".

35 В классической книге "Паттерны объектно-ориентированного проектирования" авторства так называемой Банды четырёх этот шаблон описывается так:

36 "Определяет отношение между объектами "один ко многим“, так что при изменении состояния одного объекта все зависимые от него объекты автоматически получают оповещения об изменениях и тоже обновляются".

37 В реальной жизни полно примеров использования этого шаблона:

38 <ul><li>подписка на каналы, сообщества и новости друзей в социальных сетях;</li>

39 <li>подписка на получение информации о выходе новых серий любимых сериалов в онлайн-кинотеатрах;</li>

40 <li>подписка на оповещение об изменении цены на приглянувшийся товар в интернет-магазине.</li>

41 </ul>Примеры паттерна "Наблюдатель" в реальной жизни. Изображение: Майя Мальгина для Skillbox MediaКлючевое слово здесь - "подписка". Без неё весь этот поток информации превращается в обычный спам.

42 В паттерне "Наблюдатель" два типа участников: тот (или те), кто генерирует обновления, и те, кому эти обновления приходят. Чтобы получать обновления, нужно сначала попасть в список подписчиков. И наоборот - если отказаться от подписки, обновления приходить перестанут.

43 Обычно участники первого типа называютсяSubject(Субъект), а второго -Observer(Наблюдатель). И Subject, и Observer -интерфейсы, на базе которых можно писать свои классы-реализации. В этих же классах можно хранить текущие состояния Субъекта и Наблюдателей.

44 У Субъекта есть методы для подписки, отказа от подписки и оповещения всех своих подписчиков, у Наблюдателя - метод, который вызывается при получении новых данных от Субъекта.

45 Диаграмма классов. Инфографика: Екатерина Степанова / Skillbox MediaСначала напишем интерфейсы. Один для Субъекта:

46 public interface Subject { void registerObserver(Observer observer); void unregisterObserver(Observer observer); void notifyObservers(); }Второй - для Наблюдателей:

47 public interface Observer { void update(PerseveranceData data); }Теперь перепишем реализацию Perseverance таким образом, чтобы он реализовывал интерфейс Subject:

48 public class Perseverance implements Subject { private PerseveranceData data; // актуальный список Наблюдателей private Set<Observer> observers = new HashSet<>(); @Override public void registerObserver(Observer observer) { observers.add(observer); } @Override public void unregisterObserver(Observer observer) { observers.remove(observer); } @Override public void notifyObservers() { for (Observer observer : observers) observer.update(data); } public PerseveranceData getData() { return data; } // этот метод вызывается каждый раз при получении новых данных от ровера public void onNewData(PerseveranceData newData) { this.data = newData; notifyObservers(); } }Perseverance хранит список Наблюдателей в переменной observers. Это множество (Set), так как в этом списке не допускаются дубликаты (представления одного типа), а также нам не важен порядок оповещения Наблюдателей.

49 При получении новых данных теперь вызывается метод notifyObservers, в котором, в свою очередь, вызывается метод update для каждого подписчика-Наблюдателя.

50 Классы TemperatureDisplay, PressureDisplay и PhotoPublisher тоже изменятся:

51 <ul><li>Укажем, что каждый из них теперь реализует интерфейс Observer.</li>

52 <li>Создадим конструктор с параметром типа Subject и будем регистрироваться в качестве Наблюдателя прямо при создании класса.</li>

53 </ul>Например, TemperatureDisplay будет выглядеть так:

54 public class TemperatureDisplay implements Observer { public TemperatureDisplay(Subject subject) { subject.registerObserver(this); } @Override public void update(PerseveranceData data) { System.out.printf("Температура на Марсе - %2.0f градусов по Цельсию %n",data.getTemperature()); } }Напишем тестовый пример - убедимся, что программа работает так, как мы ожидаем:

55 public class PerseveranceTest { public static void main(String[] args) { // создадим экземпляр ровера Perseverance perseverance = new Perseverance(); // и экземпляры классов-представлений TemperatureDisplay temperatureDisplay = new TemperatureDisplay(perseverance); PressureDisplay pressureDisplay = new PressureDisplay(perseverance); PhotoPublisher photoPublisher = new PhotoPublisher(perseverance); // отдельно регистрировать их в качестве Наблюдателей уже не нужно - они зарегистрировались в конструкторах // передадим роверу тестовые данные perseverance.onNewData(new PerseveranceData(-25, 0.6, "кратер Езеро")); System.out.println("--------------"); // теперь уберём из списка подписчиков temperatureDisplay perseverance.unregisterObserver(temperatureDisplay); // и снова вызовем обновление данных perseverance.onNewData(new PerseveranceData(-35, 0.5, "море Дождей")); } }Так как мы создали экземпляры всех трёх классов-представлений, то при первом вызове метода onNewData все три класса должны получить обновления и обработать их в соответствии со своими реализациями метода update.

56 Дальше мы убираем экран для вывода температуры из списка подписчиков, поэтому второй вызов обновления данных не должен привести к выводу очередного значения температуры.

57 Запустим приложение и убедимся в этом:

58 Вывод в консоли после запуска программы. Скриншот: Екатерина Степанова / Skillbox MediaМы передавали новые данные от марсохода в методе update, но допустима и другая реализация: - передавать в метод update экземпляр Субъекта целиком и воспользоваться его методом getData для получения новых данных.

59 public class TemperatureDisplay implements Observer { public TemperatureDisplay(Subject subject) { subject.registerObserver(this); } public void update(Subject subject) { System.out.println(String.format("Температура на Марсе - %2.0f градусов по Цельсию", ((Perseverance) subject).getData().getTemperature())); } }В этом случае мы приводим (преобразуем) экземпляр Subject к PerseveranceData, чтобы достучаться до температуры, давления и фотографий.

60 Этот вариант позволяет использовать интерфейс Observer для других задач, не связанных с марсоходами, - так как его метод для обновления больше не завязан на формат данных ровера. О том, какие конкретно данные передаются, "знают" только реализации интерфейса.

61 Можно не изобретать велосипед и не писать свои интерфейсы Subject и Observer, а воспользоваться готовыми возможностями Java - в пакете java.beans есть класс PropertyChangeSupport и интерфейс PropertyChangeListener, которые отлично подходят для реализации паттерна "Наблюдатель".

62 Чтобы всё заработало, в класс Субъекта нужно добавить экземпляр PropertyChangeSupport, а классы Наблюдателей должны имплементить (реализовывать) интерфейс PropertyChangeListener.

63 Вот так будет выглядеть новая версия Perseverance:

64 public class Perseverance { private PerseveranceData data; private final PropertyChangeSupport support = new PropertyChangeSupport(this); public void addPropertyChangeListener(PropertyChangeListener pcl) { support.addPropertyChangeListener(pcl); } public void removePropertyChangeListener(PropertyChangeListener pcl) { support.removePropertyChangeListener(pcl); } public PerseveranceData getData() { return data; } public void setData(PerseveranceData data) { this.data = data; } // этот метод вызывается каждый раз при получении новых данных от ровера public void onNewData(PerseveranceData newData) { support.firePropertyChange("perseverance", this.data, newData); this.data = newData; } }А так - класс для вывода температуры:

65 public class TemperatureDisplay implements PropertyChangeListener { @Override public void propertyChange(PropertyChangeEvent evt) { System.out.println(String.format("Температура на Марсе - %2.0f градусов по Цельсию", ((PerseveranceData) evt.getNewValue()).getTemperature())); } }В классе<a>PropertyChangeSupport</a>есть методы для добавления и удаления новых Наблюдателей, а также метод для оповещения - firePropertyChange. Он принимает три параметра: тип изменений, предыдущие данные и новые данные.

66 Такой механизм даёт Наблюдателям дополнительные возможности. Как вариант, они могут реагировать только на отдельные категории событий или совершать какие-то действия только при достижении целевого уровня изменений: например, выводить температуру на экран, только если она изменилась не менее чем на 5 градусов.

67 В Java ещё есть интерфейсjava.util.Observerи классjava.util.Observable. Для реализации паттерна "Наблюдатель" с их помощью можно наследовать класс Субъекта от Observable и имплементить Observer в своих Наблюдателях.

68 Однако, начиная с Java 9, Observer и Observable<a>помечены</a>deprecated - не рекомендуются к использованию. Вместо них лучше применять PropertyChangeSupport и PropertyChangeListener.

69 Шаблон проектирования "Наблюдатель" полезен, когда одни объекты нужно оповещать об изменении других по подписке. С его помощью можно создать гибкое и легко расширяемое решение, при котором:

70 <ul><li>новые подписчики-Наблюдатели добавляются без изменений в существующих классах;</li>

71 <li>реализации Субъекта и Наблюдателей отделены друг от друга, так что бизнес-логику в Наблюдателях можно менять как угодно без правок Субъекта.</li>

72 </ul>О других шаблонах проектирования, а также об алгоритмах, структурах данных, концепциях объектно-ориентированного программирования с примерами на языке Java - на курсе "<a>Профессия Java-разработчик PRO</a>". Освойте востребованный язык программирования, научитесь создавать качественные приложения под разные платформы, а Skillbox поможет с трудоустройством.

73 <a>Бесплатный курс по Python ➞Мини-курс для новичков и для опытных кодеров. 4 крутых проекта в портфолио, живое общение со спикером. Кликните и узнайте, чему можно научиться на курсе. Смотреть программу</a>