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25小节：使用观察者模式重构配置动态刷新

作者：程序员马丁

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使用观察者模式重构配置动态刷新，元数据信息：

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内容摘要：本文深入剖析了 oneThread 动态线程池框架中跨模块通信的设计挑战，通过对配置中心 Starter 与 Web Starter 解耦需求的分析，引出观察者模式在框架架构中的核心价值。文章从实际业务场景出发，详细解析了观察者模式的设计理念、实现机制以及在动态线程池配置刷新中的具体应用。

课程目录如下所示：

  • 前言
  • 跨模块通信的设计挑战
  • 为什么选择观察者模式？
  • 什么是观察者模式？
  • oneThread 中的观察者模式实现
  • 扩展性分析
  • Guava vs Spring 观察者模式
  • 文末总结

前言​

在构建 oneThread 动态线程池框架的过程中，我们面临着一个经典的架构设计问题：如何在保持模块独立性的前提下，实现跨模块的高效通信？

特别是在配置中心 Starter 需要通知 Web Starter 进行线程池参数更新时，传统的直接依赖方式会带来模块耦合、包体积膨胀等问题。为了解决这一挑战，我们引入了观察者模式，构建了一套松耦合、高扩展的事件驱动架构。

本文将带你深入了解这一设计决策的来龙去脉，以及观察者模式在 oneThread 框架中的精妙应用。

跨模块通信的设计挑战​

1. 模块架构概览​

oneThread 框架采用分层模块化设计，主要包含以下核心模块：

.
└── starter # 动态线程池配置中心组件包，实现线程池结合Spring框架和配置中心动态刷新
    ├── adapter # 动态线程池适配层，比如对接 Web 容器 Tomcat 线程池等
    │   └── web-spring-boot-starter # Web 容器线程池组件库
    ├── apollo-spring-boot-starter # Apollo 配置中心动态监控线程池组件库
    ├── common-spring-boot-starter # 配置中心公共监听等逻辑抽象组件库
    ├── dashboard-dev-spring-boot-starter # 控制台 API 组件库
    └── nacos-cloud-spring-boot-starter # Nacos 配置中心动态监控线程池组件库

和本文章相关的在 starter 模块下，子模块职责如下：

  • common-spring-boot-starter：提供配置解析、事件定义等公共能力。
  • nacos/apollo-spring-boot-starter：监听配置中心变更，触发刷新逻辑。
  • web-spring-boot-starter：管理 Web 容器线程池，响应配置变更。

如果采用直接依赖的方式解决跨模块通信，会面临以下问题：

  • 配置中心相关的 Starter 依赖 web-starter，如果用户仅需要动态线程池依赖，无法按需依赖。
  • 扩展性差，每增加一种线程池适配器（如 Dubbo、Hystrix 等），都需要修改配置中心 Starter 代码，增加新的依赖关系等。

代码耦合如下所示：

// 配置中心 Starter 需要了解所有可能的线程池类型
public class AbstractDynamicThreadPoolRefresher {
    
    @Autowired(required = false)
    private WebThreadPoolService webService;
    
    @Autowired(required = false) 
    private RocketMQThreadPoolService rocketMQService;
    
    @Autowired(required = false)
    private RabbitMQThreadPoolService rabbitMQService;
    
    public void refreshConfig(String config) {
        if (webService != null) {
            webService.update(config);
        }
        if (rocketMQService != null) {
            rocketMQService.update(config);
        }
        // ... 更多if判断
    }
}

2. 理想的解决方案​

我们需要一种机制，能够完成以下需求：

  • 解耦模块依赖：配置中心 Starter 无需直接依赖具体的线程池管理模块。
  • 支持动态扩展：新增线程池适配器时，无需修改现有代码。
  • 保持高内聚：每个模块专注自己的核心职责。
  • 简化测试：模块间松耦合，便于单元测试和集成测试。

为什么选择观察者模式？​

1. 业务场景分析​

在 oneThread 框架中，配置变更的处理流程如下：

配置中心变更 → 配置解析 → 参数对比 → 线程池更新 → 变更通知

这个流程中存在典型的"一对多"通知场景：

  • 一个事件源：配置中心的配置变更。
  • 多个观察者：动态线程池管理器、Web 线程池管理器、RocketMQ 线程池管理器、自定义线程池管理器等。甚至加点想象力，是不是连接池动态变更也能做。

2. 观察者模式的优势​

2.1 松耦合设计​

2.2 动态扩展能力​

新增线程池适配器时，只需：

  1. 开发监听者，实现 ApplicationListener<ThreadPoolConfigUpdateEvent> 接口。
  2. 将监听者注册为 Spring Bean，无需修改任何现有代码。

这种方案设计下，职责分离足够清晰：

  • 配置中心模块：专注配置监听和解析。
  • 线程池管理模块：不同组件专注自己职责内的线程池参数更新。
  • 事件机制：负责消息传递和路由。

什么是观察者模式？​

1. 观察者模式定义​

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为设计模式，它定义了对象间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。

2. 核心角色​

  • Subject（主题/被观察者）：维护观察者列表，提供注册、移除观察者的方法。
  • Observer（观察者）：定义更新接口，当收到主题通知时执行相应操作。
  • ConcreteSubject（具体主题）：实现主题接口，状态改变时通知所有观察者。
  • ConcreteObserver（具体观察者）：实现观察者接口，定义具体的更新逻辑。

3. 经典实现示例​

以新闻订阅为例，展示观察者模式的基本实现：

// 观察者接口
public interface NewsObserver {
    void update(String news);
}

// 主题接口  
public interface NewsSubject {
    void addObserver(NewsObserver observer);
    void removeObserver(NewsObserver observer);
    void notifyObservers(String news);
}

// 具体主题：新闻发布者
public class NewsPublisher implements NewsSubject {
    private List<NewsObserver> observers = new ArrayList<>();
    
    @Override
    public void addObserver(NewsObserver observer) {
        observers.add(observer);
    }
    
    @Override
    public void removeObserver(NewsObserver observer) {
        observers.remove(observer);
    }
    
    @Override
    public void notifyObservers(String news) {
        for (NewsObserver observer : observers) {
            observer.update(news);
        }
    }
    
    public void publishNews(String news) {
        System.out.println("发布新闻: " + news);
        notifyObservers(news);
    }
}

// 具体观察者：邮件订阅者
public class EmailSubscriber implements NewsObserver {
    private String email;
    
    public EmailSubscriber(String email) {
        this.email = email;
    }
    
    @Override
    public void update(String news) {
        System.out.println("邮件通知 " + email + ": " + news);
    }
}

// 具体观察者：短信订阅者
public class SMSSubscriber implements NewsObserver {
    private String phone;
    
    public SMSSubscriber(String phone) {
        this.phone = phone;
    }
    
    @Override
    public void update(String news) {
        System.out.println("短信通知 " + phone + ": " + news);
    }
}

观察者模式时序图如下所示：

oneThread 中的观察者模式实现​

1. Spring 事件机制​

oneThread 框架基于 Spring 的事件发布机制实现观察者模式，这种方式具有以下优势：

  • 框架集成：与 Spring 容器深度集成，无需手动管理观察者列表。
  • 异步支持：支持同步和异步事件处理。
  • 类型安全：基于泛型的强类型事件定义。

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