Observer pattern

Observer Pattern은 한 객체(Subject)의 상태가 바뀌면 그 객체에 의존하는 다른 객체(Observer)에게 알려져, 자동으로 내용이 갱신되는 일대다 (One-To-Many ,One Subject to Many Observer ) 의존성을 정의한다.

java 에서 built-in observer pattern을 일부 지원하지만 , observer pattern 을 이해하기 위해서 예시를 들고 왔다.

기상 모니터링 App을 만든다고 가정하였을때, 기상 스테이션이 온도,습도,압력센서를 통해 데이터를 받고,
WeatherData 객체가 이 데이터를 여러 Display장비에 온도,습도,압력이 변하면 업데이트를 계속해서 해주는 상황이라고 가정하자.

이 경우에 WeatherData 객체가 Subject 객체가 될 것이고, Observer 객체들은 여러 Display 객체라고 볼 수 있을 것이다.

observer pattern의 핵심 Class Diagram을 살펴보면

• 상태가 계속 변하는 subject객체에 interface를 두어, observer를 등록,해제, oberser에게 상태변화를 알리는 공통적인 method를 둔다.
• subject 객체의 상태를 알림받는 observer 객체에서 interface를 두어, observer의 변화시, 변화에 따른 logic을 처리하는 method를 둔다.
• subject,observer는 인터페이스 추상화 계층을 통해서 coupling되어 있다. 즉 , 하위 구현 class가 어떻게 구현 되었는지는 관심도 없고 알 필요도 없다. (=loose coupling)

책에서 Observer Pattern 을 이해하기 쉽게 든 예는 신문사와 구독자간의 관계이다. 특정 주제를 계속해서 업데이트하는 신문사는 구독자에게 정보를 알려준다. 특정 신문사는 여러 구독자를 가진다 (One-to-Many relationship)

이 상황에서는 신문사가 Subject 객체, 구독자가 Observer 객체 라고 볼 수 있을 것이다.

어쩄거나 위의 기상 시스템 app을 예시로 observer pattern 을
살펴보면 다음과 같다.

public interface Subject {

    // Subject Object 의 상태변화를 추적하는 Observer object 등록
    public void registerObserver(Observer o);

    // Subject Object 의 상태변화를 추적하는 Observer object 제거
    public void removeObserver(Observer o);

    // Subject Object의 상태변화 발생시 Observer object에게 알림
    public void notifyObservers();
}

subject interface에서는 이를 구현한 subject 객체의 상태 변화를 알리고, observer를 등록,해제하는 method 명세를 가지고 있다.

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

observer interface에서는 subject 상태 변화를 듣고 있다가, 상태가 변화시에, 어떤 행동을 취하는 method 명세를 가지고 있다.

이제 각 인터페이스를 구현한 구체 class를 살펴보자

public class WeatherData implements Subject{
    private ArrayList<Observer> observers;
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;
    public WeatherData() {
        this.observers = new ArrayList();
    }
    @Override
    public void registerObserver(Observer o) {
        this.observers.add(o);
    }
    @Override
    public void removeObserver(Observer o) {
        int index = this.observers.indexOf(o);
        if( index >= 0){
            observers.remove(index);
        }
    }
    @Override
    public void notifyObservers() {
        observers.stream().forEach((obs)->{
            obs.update(temperature,humidity,pressure);
        });
    }

    public void measurementChanged(){
        notifyObservers();
    }

    public void setMeasurements(float temperature,float humidity,float pressure){
        this.temperature=temperature;
        this.humidity =humidity;
        this.pressure = pressure;
        measurementChanged();
    }
}

앞서 예시를 들었던 것처럼 여기서는 기상정보에 변화가 있었을때 이를 observer 객체에게 알려주는 시스템이다. 따라서 기상정보가 subject가 되고, 이를 display해주는 객체가 observer가 된다.

setMeasurements method를 통해 기상변화가 있으면, notifyObserver method를 통해서 등록된 observer의 update method를 호출한다.

// observer class
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer,DisplayElement{
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;
    private Subject weatherData;

    // 특정 subject class를 등록하고, subject class에서도 등록을 설정한다.
    public CurrentConditionsDisplay(Subject weatherData) {
        this.weatherData = weatherData;
        weatherData.registerObserver(this);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println(" Current Condtioins : " + temperature + "/"+ humidity + "/"+ pressure);
    }
    
    @Override
    public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure =pressure;
        display();

    }
}

테스트 코드를 보면 subject , observer object에 서로 의존관계를 설정해두고(many-to-one) subject에 변화시에 자동적으로 observer object에 update logic이 실행된다.

public class TestWeatherStation {

    public static void main(String[] args) {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        CurrentConditionsDisplay currentConditionsDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
        weatherData.setMeasurements(80,65,30.4f);
        weatherData.setMeasurements(40,25,20.4f);
        weatherData.setMeasurements(60,75,29.4f);
    }
    // --------output--------
    // Current Condtioins : 80.0/65.0/30.4
    // Current Condtioins : 40.0/25.0/20.4
    // Current Condtioins : 60.0/75.0/29.4
}

Java 내장 Observer Pattern은 ?

현재 java 에서 제공하고 있는 java.util.Observable 이 observer pattern을 구현하고 있지만, 현재 deprecated되어있다.

큰 원인은

1. not serializable (객체를 직렬화할수 없음)
2. Not thread-safe (concurrent programming시, 안전하지않음)

대체하는 내장 library는 다음과 같으니, 추후에 observer pattern 구현시, 참고하자(https://docs.oracle.com/javase/9/docs/api/java/beans/PropertyChangeEvent.html )

• Reference

1. Head First Design Patterns: A Brain-Friendly Guide (Head First Design Patterns: A Brain-Friendly Guide)