C++設計模式——觀察者模式（observer pattern）

一、原理講解

1.1意圖

定義一種“一對多”的關係。當一個對象（被觀察者/發佈者）的狀態發生改變時，所有依賴它的對象都將得到通知並更新。又有別名爲發佈-訂閱（publish-subscribe）。

1.2應用場景

• 一個抽象模型有兩個方面，其中一個方面依賴於另一方面。將這二者封裝在獨立的對象中，以使它們可以獨立的改變和複用
• 當一個對象改變，連帶其它對象也跟着改變，但是不需要知道具體改變對象的數量

1.3代碼實現步驟

a1 先實現一個抽象主題接口類ISubject，主題接口提供增加、刪除、通知接口

a2 在實現一個抽象觀察者接口類IObserver，觀察者接口提供更新操作接口

a3 實現兩個具體觀察者類，繼承觀察者接口類，實現具體更新函數update()

a4 實現一個具體的主題類，繼承抽象接口類，實現具體的增加、刪除、通知觀察者函數細節。

二、實現代碼

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

class IObserver;

//主題接口，抽象基類
class ISubject {	
public:
	virtual ~ISubject(){}

	virtual void add(IObserver *pObserver) = 0;
	virtual void remove(IObserver *pObserver) = 0;
	virtual void notify() = 0; //通知

protected:
	ISubject() {}
};

//觀察者接口，抽象基類
class IObserver
{
public:	
	virtual ~IObserver() {}

	virtual void update() = 0; //更新接口

protected:
	IObserver(){}
};

//具體觀察者，實現具體細節函數，比如更新函數update(){...}
class Observer1 : public IObserver
{
public:
	Observer1(){}
	~Observer1(){}

	void update() { //觀察者得到通知並執行更新函數
		cout << "run Observer1 function update()" << endl;
	}
};

//具體觀察者，實現具體細節函數，比如更新函數update(){...}
class Observer2 : public IObserver
{
public:
	Observer2() {}
	~Observer2() {}

	void update() { //觀察者得到通知並執行更新函數
		cout << "run Observer2 function update()" << endl;
	}
};

//核心操作在具體主題類這裏，實現增加、刪除、通知觀察者和更新
class Subject : public ISubject
{
public:
	Subject(){}
	~Subject(){}

	virtual void add(IObserver *pObserver) {
		observerList.push_back(pObserver);
	}

	virtual void remove(IObserver *pObserver) {
		observerList.remove(pObserver);
	}

	virtual void notify() { //實現細節，通知觀察者並更新
		for (std::list<IObserver*>::iterator iter = observerList.begin(); iter != observerList.end(); iter++) {
			(*iter)->update();
		}
	}

	void setState(int state) {
		m_state = state;		
	}

private:
	std::list<IObserver *> observerList;
	int m_state; //狀態值，如果發生改變，表示狀態改變了，需要通知觀察者並更新
};

int main()
{
	Subject *subject = new Subject();
	Observer1 *oberver1 = new Observer1();
	Observer2 *oberver2 = new Observer2();

	//調用流程：改變狀態->註冊觀察者1和觀察者2->通知觀察者
	subject->setState(1); //狀態第一次發生改變
	subject->add(oberver1); //添加/註冊觀察者1
	subject->add(oberver2); //添加觀察者2
	subject->notify();
	
	subject->setState(2); //狀態第二次發生改變
	subject->remove(oberver2); //刪除觀察者2
	subject->notify(); //發佈消息通知

	delete subject;
	delete oberver1;
	delete oberver2;

	getchar();
	return 1;
}

三、總結

3.1代碼實現解讀

步驟a4的本質在於主題接口類組合一系列觀察者類對象，也即是觀察者類對象列表。通過在主題類實現具體細節，進行觀察者的增加、刪除、通知更新（也就是遍歷觀察者列表對象並調用其更新函數）

步驟a4是類的組合和繼承的一種巧妙用法，繼承主題抽象接口類，組合抽象觀察者基類，在運行時動態調用觀察者update()函數，也就是將update()的實現細節放在了子類中實現！！！

3.2功能總結

抽象被觀察者（也稱爲目標）（subject）、具體被觀察者（也稱爲具體目標）（concreteSubject），抽象觀察者（object）、具體觀察者（concreteObserver）的功能總結如下。

3.2.1  subject（抽象目標，或者是抽象接口類）

• 目標知道它的觀察者。可以 有任意多個觀察者觀察同一目標。
• 提供註冊（增加）和刪除觀察者的接口

3.2.2  observer（抽象觀察者）

• 定義一個更新接口，當目標對象改變時，就會通知到這個接口

3.2.3  concreteSubject（具體目標）

將相關狀態存入具體觀察者（concreteObserver）

當自身狀態發生改變時，通知每一個註冊了的觀察者

3.2.4  concreteObserver（具體觀察者）

• 維護一個指向具體目標（concreteSubject）對象的應引用
• 存儲有關狀態，這些狀態應與目標的狀態保持一致
• 實現抽象觀察者（observer）的更新接口，以使自身狀態與目標狀態保持一致

3.3滿足設計模式八大設計原則

a1依賴導致原則（DIP）：高層模塊不應該依賴於底層模塊（變化），二者都應該依賴與抽象（穩定）；

a2開閉原則（OCP）：對擴展開發（比如本示例中的不同算法），對更改封閉（比如本例中的run()函數）；

a6優先使用類對象組合，而不是類繼承：子類對象只要求被組合對象具有良好定義的藉口，耦合度低；

a8針對接口編程，而不是針對實現編程：不將變量申明爲某個特定的類，而聲明爲某個接口。客戶無需知道具體類型，只需要知道特定接口。減少系統依賴關係，實現高內聚、松耦合。

 

 

參考內容：

https://www.cnblogs.com/carsonzhu/p/5770253.html（參考：觀察者模式（重點參考原理和代碼！！！））

https://blog.csdn.net/zhouzhenhe2008/article/details/74784277（參考：觀察者模式（參考原理講解））

https://blog.csdn.net/qq_36391130/article/details/82939799（參考：設計模式八大設計原則）

https://blog.csdn.net/i_chaoren/article/details/80561204（參考：觀察者模式）

https://www.jianshu.com/p/1b1def6960a4（參考：觀察者模式）

https://www.bilibili.com/video/av22292899?from=search&seid=8813426322713310552（參考：嗶哩嗶哩C++設計模式！！！）

Erich Gamma,Richard Helm.《設計模式 可複用面向對象軟件的基礎》[M].機械工業出版社,2019:219-227