行为型 - 观察者(Observer)

观察者模式(Observer): 定义了一种一对多的依赖关系,让多个观察者对象同时监听某一主题对象,在它的状态发生变化时,会通知所有的观察者。

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抛砖引玉

Observer 模式应该可以说是应用最多、影响最广的模式之一，因为 Observer 的一个实例 Model/View/Control（ MVC） 结构在系统开发架构设计中有着很重要的地位和意义， MVC实现了业务逻辑和表示层的解耦。

Observer 模式要解决的问题为：建立一个一（Subject）对多（ Observer） 的依赖关系， 并且做到当“一”变化的时候， 依赖这个“一”的多也能够同步改变。

最常见的一个例子就是：对同一组数据进行统计分析时候，希望能够提供多种形式的表示（例如以表格进行统计显示、 柱状图统计显示、 百分比统计显示等）。这些表示都依赖于同一组数据，当然需要当数据改变的时候，所有的统计的显示都能够同时改变。Observer 模式就是解决了这一个问题。

Observer 模式典型的结构图为：

具体思路解析：

  1. Subject 提供依赖于它的观察者 Observer 的注册（Attach）和注销（Detach）操作，并且提供了使得依赖于它的所有观察者同步的操作（Notify）。

  2. Subject通过维护list<Observer* >* _obvs，Object维护Subject* _sub，使用时。先创建Subject* sub，然后将其作为变量传递给Observer* o1,o2，使得ConcreteObserver在构造时完成Attach操作，将监听对象加入Subject的监听队列_obvs。

  3. Subject* sub 通过SetState函数改变状态，在调用Notify去遍历监听队列_obvs，更新Observer* o1,o2的状态。

代码实现

#ifndef _SUBJECT_H_
#define _SUBJECT_H_
#include <list>
#include <string>

using namespace std;
typedef string State;

class Observer;

class Subject
{
public:
	virtual ~Subject();
	virtual void Attach(Observer *obv);
	virtual void Detach(Observer *obv);
	virtual void Notify();
	virtual void SetState(const State &st) = 0;
	virtual State GetState() = 0;

protected:
	Subject();

private:
	list<Observer *> *_obvs;
};

class ConcreteSubject : public Subject
{
public:
	ConcreteSubject();
	~ConcreteSubject();
	State GetState();
	void SetState(const State &st);

protected:
private:
	State _st;
};
#endif //~_SUBJECT_H_


#include "Subject.h"
#include "Observer.h"
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
typedef string state;

Subject::Subject()
{ //在模板的使用之前一定要 new，创建
	_obvs = new list<Observer *>;
}

Subject::~Subject()
{
}

void Subject::Attach(Observer *obv)
{
	_obvs->push_front(obv);
}

void Subject::Detach(Observer *obv)
{
	if (obv != NULL)
	{
		_obvs->remove(obv);
	}
}

void Subject::Notify()
{
	list<Observer *>::iterator it;
	it = _obvs->begin();
	for (; it != _obvs->end(); it++)
	{ //关于模板和 iterator 的用法
		(*it)->Update(this);
	}
}

ConcreteSubject::ConcreteSubject() //会隐式调用基类的默认构造函数
{
	_st = '\0';
}

ConcreteSubject::~ConcreteSubject()
{
}

State ConcreteSubject::GetState()
{
	return _st;
}

void ConcreteSubject::SetState(const State &st)
{
	_st = st;
}


#ifndef _OBSERVER_H_
#define _OBSERVER_H_

#include "Subject.h"
#include <string>

using namespace std;
typedef string State;

class Observer
{
public:
	virtual ~Observer();
	virtual void Update(Subject *sub) = 0;
	virtual void PrintInfo() = 0;

protected:
	Observer();
	State _st;

private:
};

class ConcreteObserverA : public Observer
{
public:
	virtual Subject *GetSubject();
	ConcreteObserverA(Subject *sub);
	virtual ~ConcreteObserverA();
	//传入 Subject 作为参数，这样可以让一个View 属于多个的 Subject。
	void Update(Subject *sub);
	void PrintInfo();

protected:
private:
	Subject *_sub;
};

class ConcreteObserverB : public Observer
{
public:
	virtual Subject *GetSubject();
	ConcreteObserverB(Subject *sub);
	virtual ~ConcreteObserverB();
	//传入 Subject 作为参数，这样可以让一个View 属于多个的 Subject。
	void Update(Subject *sub);
	void PrintInfo();

protected:
private:
	Subject *_sub;
};
#endif //~_OBSERVER_H_


#include "Observer.h"
#include "Subject.h"
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

Observer::Observer()
{
	_st = '\0';
}

Observer::~Observer()
{
}

ConcreteObserverA::ConcreteObserverA(Subject *sub)
{
	_sub = sub;
	_sub->Attach(this);
}

ConcreteObserverA::~ConcreteObserverA()
{
	_sub->Detach(this);
	if (_sub != 0)
		delete _sub;
}

Subject *ConcreteObserverA::GetSubject()
{
	return _sub;
}

void ConcreteObserverA::PrintInfo()
{
	cout << "ConcreteObserverA observer...." << _sub->GetState() << endl;
}

void ConcreteObserverA::Update(Subject *sub)
{
	_st = sub->GetState();
	PrintInfo();
}

ConcreteObserverB::ConcreteObserverB(Subject *sub)
{
	_sub = sub;
	_sub->Attach(this);
}

ConcreteObserverB::~ConcreteObserverB()
{
	_sub->Detach(this);
	if (_sub != 0)
	{
		delete _sub;
	}
}

Subject *ConcreteObserverB::GetSubject()
{
	return _sub;
}

void ConcreteObserverB::PrintInfo()
{
	cout << "ConcreteObserverB observer...." << _sub->GetState() << endl;
}

void ConcreteObserverB::Update(Subject *sub)
{
	_st = sub->GetState();
	PrintInfo();
}


#include "Subject.h"
#include "Observer.h"
#include <iostream>
using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
	Subject *sub = new ConcreteSubject();
	Observer *o1 = new ConcreteObserverA(sub);
	Observer *o2 = new ConcreteObserverB(sub);

	sub->SetState("old");
	sub->Notify();
	sub->SetState("new"); // 也可以由Observer 调用
	sub->Notify();

	return 0;
}

执行结果如下，因为list是头插法，后加入的ConcreteObserverB在sub广播通知list的开头，所以通知的消息先到达B：

[root@192 base_use]# ./ObserverTest
ConcreteObserverB observer....old
ConcreteObserverA observer....old
ConcreteObserverB observer....new
ConcreteObserverA observer....new

代码说明

在 Observer 模式的实现中:

  1. Subject 维护一个 list 作为存储其所有观察者的容器。每当调用 Notify 操作就遍历 list 中的 Observer 对象， 并广播通知改变状态（调用 Observer 的 Update操作）。

  2. 目标的状态 state 可以由 Subject 自己改变（示例），也可以由 Observer 的某个操作引起 state 的改变（可调用 Subject 的 SetState 操作。

  3. Notify 操作可以由 Subject 目标主动广播（示例），也可以由 Observer 观察者来调用（因为 Observer 维护一个指向 Subject 的指针）。

  4. 运行示例程序，可以看到当 Subject 处于状态“old” 时候， 依赖于它的两个观察者都显示“old”，当目标状态改变为“ new”的时候，依赖于它的两个观察者也都改变为“ new”。

讨论

Observer 是影响极为深远的模式之一，也是在大型系统开发过程中要用到的模式之一。除了 MFC、 Struts 提供了 MVC 的实现框架， 在 Java 语言中还提供了专门的接口实现 Observer模式：通过专门的类 Observable 及 Observer 接口来实现 MVC 编程模式， 其 UML 图可以表示为

这里的 Observer 就是观察者， Observable 则充当目标 Subject 的角色。Observer 模式也称为发布－订阅（publish-subscribe），目标就是通知的发布者，观察者则是通知的订阅者（接受通知）。 ​

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Contributors: klc407073648