C++设计模式之观察者模式

前言

之前做了一个性能测试的项目，就是需要对现在的产品进行性能测试，获得测试数据，然后书写测试报告，并提出合理化的改善意见。项目很简单，我们获得了一系列性能测试数据，对于数据，我们需要在Excel中制作测试数据的折线图、饼状图和柱状图，以直观的表现出性能的变化。在实际操作时，我发现，如果我修改了一个数据，折线图、饼状图和柱状图就都发生了变换。这个是如何做到的？这就要说到今天总结的观察者模式了，作为设计模式大家庭中最重要的一个，我们不得不去好好的学习一下观察者模式。

观察者模式

在GOF的《设计模式:可复用面向对象软件的基础》一书中对观察者模式是这样说的：定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。当一个对象发生了变化，关注它的对象就会得到通知；这种交互也称为发布-订阅(publish-subscribe)。目标是通知的发布者，它发出通知时并不需要知道谁是它的观察者。

再说说上面的数据和图之间的关系；不管是折线图、饼状图，还是柱状图，它们都依赖于数据；当数据发生变化时，数据对象会通知依赖于它的对象去更新；所以就有了Excel中，当数据发生变化时，对应的统计图也会自动的重绘。

UML类图

Subject（目标）
——目标知道它的观察者。可以有任意多个观察者观察同一个目标；
——提供注册和删除观察者对象的接口。

Observer（观察者）
——为那些在目标发生改变时需获得通知的对象定义一个更新接口。

ConcreteSubject（具体目标）
——将有关状态存入各ConcreteObserver对象；
——当它的状态发生改变时，向它的各个观察者发出通知。

ConcreteObserver（具体观察者）
——维护一个指向ConcreteSubject对象的引用；
——存储有关状态，这些状态应与目标的状态保持一致；
——实现Observer的更新接口以使自身状态与目标的状态保持一致。

观察者模式按照以下方式进行协作：

1.当ConcreteSubject发生任何可能导致其观察者与其本身状态不一致的改变时，它将通知它的各个观察者；

2.在得到一个具体目标的改变通知后，ConcreteObserver对象可向目标对象查询信息。ConcreteObserver使用这些信息以使它的状态与目标对象的状态一致。

以下是调用时序图：

使用场合

在以下任一情况下都可以使用观察者模式：

1.当一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一方面。将这二者封装在独立的对象中以使它们可以各自独立的改变和复用；
2.当对一个对象的改变需要同时改变其它对象，而不知道具体有多少对象有待改变；
3.当一个对象必须通知其它对象，而它又不能假定其它对象是谁；也就是说，你不希望这些对象是紧密耦合的。

代码实现

代码如下:

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
 
class Observer
{
public:
     virtual void Update(int) = 0;
};
 
class Subject
{
public:
     virtual void Attach(Observer *) = 0;
     virtual void Detach(Observer *) = 0;
     virtual void Notify() = 0;
};
 
class ConcreteObserver : public Observer
{
public:
     ConcreteObserver(Subject *pSubject) : m_pSubject(pSubject){}
 
     void Update(int value)
     {
          cout<<"ConcreteObserver get the update. New State:"<<value<<endl;
     }
 
private:
     Subject *m_pSubject;
};
 
class ConcreteObserver2 : public Observer
{
public:
     ConcreteObserver2(Subject *pSubject) : m_pSubject(pSubject){}
 
     void Update(int value)
     {
          cout<<"ConcreteObserver2 get the update. New State:"<<value<<endl;
     }
 
private:
     Subject *m_pSubject;
};
 
class ConcreteSubject : public Subject
{
public:
     void Attach(Observer *pObserver);
     void Detach(Observer *pObserver);
     void Notify();
 
     void SetState(int state)
     {
          m_iState = state;
     }
 
private:
     std::list<Observer *> m_ObserverList;
     int m_iState;
};
 
void ConcreteSubject::Attach(Observer *pObserver)
{
     m_ObserverList.push_back(pObserver);
}
 
void ConcreteSubject::Detach(Observer *pObserver)
{
     m_ObserverList.remove(pObserver);
}
 
void ConcreteSubject::Notify()
{
     std::list<Observer *>::iterator it = m_ObserverList.begin();
     while (it != m_ObserverList.end())
     {
          (*it)->Update(m_iState);
          ++it;
     }
}
 
int main()
{
     // Create Subject
     ConcreteSubject *pSubject = new ConcreteSubject();
 
     // Create Observer
     Observer *pObserver = new ConcreteObserver(pSubject);
     Observer *pObserver2 = new ConcreteObserver2(pSubject);
 
     // Change the state
     pSubject->SetState(2);
 
     // Register the observer
     pSubject->Attach(pObserver);
     pSubject->Attach(pObserver2);
 
     pSubject->Notify();
 
     // Unregister the observer
     pSubject->Detach(pObserver);
 
     pSubject->SetState(3);
     pSubject->Notify();
 
     delete pObserver;
     delete pObserver2;
     delete pSubject;
}

总结

观察者模式在23个设计模式中的地位是非常高的，我们基本上各大框架中都是随处可见。真正的理解了整个模式，对我们去理解别人的代码有非常大的帮助；在我们日后的工作中也会或多或少的使用该设计模式。这里总结的不是很全面，在日后如果碰到了需要补充的内容，我会继续补充的；同时也希望大家提出更好的建议。