개발 일지

GoF - Observer 패턴

October 08, 2022

Observer Pattern

온도, 습도, 기압 3개의 날씨 관련 정보를 가지고 있는 WheatherData라는 객체가 있다. 날씨에 변화가 있을 때 마다 이 객체의 measurementsChanged() 메서드가 호출된다고 한다. 그리고 이 객체의 내용을 기반으로 날씨 정보를 표시하는 Display 객체들이 여러 개 있다고 해보자. 날씨 변화가 있을 때 마다 이 Display들을 갱신하려면 어떻게 해야할까? 

public class NaiveWeatherData {
	private double temperature;
	private double humidity;
	private double pressure;

	private DisplayElement currentConditionsDisplay;
	private DisplayElement statisticsDisplay;
	private DisplayElement forecastDisplay;

  ...

	public void measurementChanged() {
		currentConditionsDisplay.update(temperature, humidity, pressure);
		statisticsDisplay.update(temperature, humidity, pressure);
		forecastDisplay.update(temperature, humidity, pressure);
	}
}
public interface DisplayElement {
	void display();
  void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

위 구현은 확실히 확장에 닫혀 있는 구조이다. DisplayElement를 구현하는 구현체들을 하나하나 명시적으로 작성하여 호출하고 있는걸 볼 수 있다. 만약 새로운 디스플레이가 추가되거나, 특정 디스플레이를 제거해야한다면 WeatherData 객체도 수정되야하며 이는 동적으로는 구성될 수 없는 구조이다.

옵저버 패턴은 위 상황과 같이 특정 객체의 상태가 바뀌면, 그 객체에 의존하고 있는 다른 객체에게 연락을 주어 내용을 갱신하도록 하는 형태의 패턴이다. WeatherData와 같이 주요 데이터를 관리하고 있는 객체를 Subject라고 하고, 이 객체의 변경 사항을 확인하고자 하는 객체들을 Observer라고 한다. 그리고 하나의 Subject에는 여러 Observer가 존재할 수 있는 일대다 구조를 가지게 된다.

observer-pattern

이 다이어그램만이 옵저버 패턴은 아니다. 옵저버 패턴은 여러가지 방법으로 구현될 수 있으나, Subject와 Observer 인터페이스를 두고 구현하는 방법이 보편적이긴 하다. 옵저버 패턴의 또 다른 장점은 느슨한 결합에 있다. 위 코드에서는 update 메서드가 DisplayElement에 구현되어 있는데, 만약 디스플레이가 아닌 다른 객체도 내용을 수신하고 싶다면 어떻게될까? 새로운 객체 타입에 따라 별도로 핸들링해주거나, 디스플레이가 아님에도 DisplayElement를 강제로 구현시키거나 해야 한다. 하지만 옵저버 패턴을 오직 Observer를 구현했는지만을 확인하기에 구상 클래스가 무엇이되든 상관 없이 적용할 수 있다.

자바에는 옵저버 패턴을 위한 Observable(Subject 역할)와 Observer 인터페이스를 제공했으나 자바 9 이후로는 Deprecated 되었다.

패턴 적용

public interface Subject {
	void registerObserver(Observer o);
	void removeObserver(Observer o);
	void notifyObservers();
}
public class WeatherData implements Subject {
	private final List<Observer> observers;
	private float temperature;
	private float humidity;
	private float pressure;

	public WeatherData() {
		observers = new ArrayList<>();
	}

	public void registerObserver(Observer o) {
		observers.add(o);
	}

	public void removeObserver(Observer o) {
		observers.remove(o);
	}

	public void notifyObservers() {
		for (Observer observer : observers) {
			observer.update(temperature, humidity, pressure);
		}
	}

	public void measurementsChanged() {
		notifyObservers();
	}

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

		measurementsChanged();
	}
}
public interface Observer {
	void update(float temp, float humidity, float pressure);
}
public interface DisplayElement {
	void display();
}
public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {
	private float temperature;
	private float humidity;
	private WeatherData weatherData;

	public CurrentConditionsDisplay(WeatherData weatherData) {
		this.weatherData = weatherData;
		weatherData.registerObserver(this);
	}

	public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
		this.temperature = temperature;
		this.humidity = humidity;
		display();
	}

	public void display() {
		System.out.println("Current conditions: " + temperature + "F degrees and " + humidity + "% humidity");
	}
}
public class ForecastDisplay implements Observer, DisplayElement {
	private float currentPressure = 29.92f;
	private float lastPressure;
	private WeatherData weatherData;

	public ForecastDisplay(WeatherData weatherData) {
		this.weatherData = weatherData;
		weatherData.registerObserver(this);
	}

	public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
		lastPressure = currentPressure;
		currentPressure = pressure;

		display();
	}

	public void display() {
		System.out.print("Forecast: ");
		if (currentPressure > lastPressure) {
			System.out.println("Improving weather on the way!");
		} else if (currentPressure == lastPressure) {
			System.out.println("More of the same");
		} else if (currentPressure < lastPressure) {
			System.out.println("Watch out for cooler, rainy weather");
		}
	}
}
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);
	}

	public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
		tempSum += temp;
		numReadings++;

		if (temp > maxTemp) {
			maxTemp = temp;
		}

		if (temp < minTemp) {
			minTemp = temp;
		}

		display();
	}

	public void display() {
		System.out.println("Avg/Max/Min temperature = " + (tempSum / numReadings) + "/" + maxTemp + "/" + minTemp);
	}
}

참고

songmk 🙁