옵저버 패턴

2020-05-14

Design Pattern

Observer(옵저버) 패턴

옵저버 패턴은 동작 디자인 패턴 중 하나 입니다. 객체의 상태의 변화가 생기면 어떤 동작을 수행하고 싶을 때 유용합니다.

목적

일 대 다 의존 관게예서 일(One)쪽의 객체의 상태가 변경이 되면, 다 쪽 객체들이 알게 되고, 자동적으로 업데이트 됩니다.

Subject는 옵저버리스트를 가지고 있어, 객체의 상태의 변화가 있으면 알려줍니다. 그래서 Subject가 옵저버를 등록하거나 등록을 취소할 수 있는 메소드를 제공해줘야 합니다. Subject는 변화가 일어나면 모든 옵저버에게 통지하는 메소드가 있으며, 옵저버에게 통지되고 있는동안 업데이트를 보내주거나, 업데이트를 가져오기 위한 메소드를 제공해줄 수 있습니다.

옵저버는 감시할 객체를 설정하기 위한 메소드와 객체의 변화가 생겼을 때 Subject가 호출할 메소드를 갖고 있어야 합니다.

Java Message Service(JMS)는 Mediator 패턴과 함께 옵저버 패턴을 같이 사용함으로써 애플리케이션이 다른 애플리케이션으로 데이터를 보내거나 받을 수 있습니다.

MVC 프레임워크 또한 옵저버 패턴을 사용하는데, Model이 Subject이고 View가 옵저버 입니다.

옵저버 패턴 자바 예제

간단하게 토픽과 토픽을 등록하는 옵저버를 만들어 보겠습니다. 새로운 메세지가 토픽에 등록되면 등록된 모든 옵저버는 그 사실을 알아차리고, 메세지를 읽습니다.

Subject의 기본 요구 사항에 맞게 인터페이스를 설계해보겠습니다.

Subject.java

public interface Subject {
    //옵저버를 등록하거나 등록해제하는 메소드
    void register(Observer observer);
    void unregister(Observer observer);

    //변경을 옵저버에게 알리는 메소드
    void notifyObservers();

    //subject로 부터 업데이트 내용을 가져오는 메소드
    Object getUpdate(Observer observer);
}

그 다음 Observer가 사용할 메소드를 선언해야합니다. subject를 등록할 setSubject()와 subject에서 옵저버를 호출할 update() 메소드가 있습니다.

Observer.java

public interface Observer {

    //옵저버를 업데이트하는 메소드, subject가 사용함.
    void update();

    //옵저버에 subject 등록
    void setSubject(Subject sub);
}

이제 필요한 인터페이스를 모두 만들었으므로 구현을 시작해보겠습니다.

MyTopic.java

public class MyTopic implements Subject {

    private List<Observer> observers;
    private String message;
    private boolean changed;
    private final Object MUTEX= new Object();

    public MyTopic(){
        this.observers=new ArrayList<>();
    }
    @Override
    public void register(Observer obj) {
        if(obj == null) throw new NullPointerException("Null Observer");
        synchronized (MUTEX) {
            if(!observers.contains(obj)) observers.add(obj);
        }
    }

    @Override
    public void unregister(Observer obj) {
        synchronized (MUTEX) {
            observers.remove(obj);
        }
    }

    @Override
    public void notifyObservers() {
        List<Observer> observersLocal = null;
        synchronized (MUTEX) {
            if (!changed)
                return;
            observersLocal = new ArrayList<>(this.observers);
            this.changed=false;
        }
        for (Observer obj : observersLocal) {
            obj.update();
        }

    }

    @Override
    public Object getUpdate(Observer obj) { ;
        return this.message;
    }

    public void postMessage(String msg){
        System.out.println("토픽이 메세지를 받음 : "+msg);
        this.message=msg;
        this.changed=true;
        notifyObservers();
    }

}

옵저버를 등록하거나, 등록해제하는 메소드의 구현은 간단합니다. 추가로 만든 postMessage() 메소드는 클라이언트가 토픽으로 메세지를 보내기위해 사용됩니다. 여기서 boolean타입의 changed 변수는 토픽의 변화를 게속 감지하고 옵저버에게 통지를 해줍니다. changed 변수가 없다면, 변화가 없을 때 외부에서 notifyObservers()를 호출 할 수 있기 때문입니다.

또한 notifyObservers() 메소드 안에는 동기화가 사용되어 병렬 프로그래밍에서의 경우 MUTEX 락을 사용해 메세지가 토픽에게 전송되기전에 Subject에 등록된 옵저버들에게만 통지를 해줍니다.

다음은 옵저버 구현 입니다.

MyTopicSubscriber.java

public class MyTopicSubscriber implements Observer {

    private String name;
    private Subject topic;

    public MyTopicSubscriber(String name){
        this.name=name;
    }
    @Override
    public void update() {
        String msg = (String) topic.getUpdate(this);
        if(msg == null){
            System.out.println(name+":: 새로운 메세지가 없습니다.");
        }else
            System.out.println(name+":: 메세지 수신 ::"+msg);
    }

    @Override
    public void setSubject(Subject sub) {
        this.topic=sub;
    }
}

update() 메소드가 메세지를 가져오기 위해 Subject의 getUpdate() 메소드를 호출 합니다.

다음은 테스트입니다

ObserverPatternTests.java

public class ObserverPatternTests {
    public static void main(String[] args) {
        //subject 생성
        MyTopic topic = new MyTopic();

        //옵저버들 생성
        Observer obj1 = new MyTopicSubscriber("Obj1");
        Observer obj2 = new MyTopicSubscriber("Obj2");
        Observer obj3 = new MyTopicSubscriber("Obj3");

        //subject에 옵저버들 등록
        topic.register(obj1);
        topic.register(obj2);
        topic.register(obj3);

        //옵저버에도 subject 등록
        obj1.setSubject(topic);
        obj2.setSubject(topic);
        obj3.setSubject(topic);

        //업데이트 내용이 있는지 확인
        obj1.update();

        //subject에게 메세지 보내기
        topic.postMessage("안녕하세용~");
    }
}

ObserverPatternTests.java

Obj1:: 새로운 메세지가 없습니다.
토픽이 메세지를 받음 : 안녕하세용~
Obj1:: 메세지 수신 ::안녕하세용~
Obj2:: 메세지 수신 ::안녕하세용~
Obj3:: 메세지 수신 ::안녕하세용~

UML

정리

책임연쇄패턴과 옵저버 패턴의 차이는?

옵저버 패턴은 등록된 모든 핸들러 객체에게 동시에 통지를 해주고, 업데이트를 합니다.

그러나 책임연쇄패턴은 체인 안에서 핸들러에 의해 하나 씩 통지가 됩니다.
자바의 내장된 java.util.Observable과 Observer은?

위에 내장된 클래스를 이용해서 옵저버 패턴을 구현할 수 있지만, 다중상속이 안되는 자바에서 옵저버를 구현하기 위해 상속을 사용한다는 것은 낭비일 수 있습니다. 현재 이 클래스는 JAVA SE 9 에서 Deprecated 된 상태입니다.

Deprecated.

This class and the Observer interface have been deprecated. The event model supported by Observer and Observable is quite limited, the order of notifications delivered by Observable is unspecified, and state changes are not in one-for-one correspondence with notifications. For a richer event model, consider using the java.beans package. For reliable and ordered messaging among threads, consider using one of the concurrent data structures in the java.util.concurrent package. For reactive streams style programming, see the Flow API.

 책임 연쇄 패턴 전략 패턴 