设计模式之观察者模式（c++）

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。在 MFC 中， Doc/View（文档视图结构）提供了实现 MVC 的框架结构。在 Java 阵容中， Struts 则提供和 MFC 中 Doc/View 结构类似的实现 MVC 的框架。另外 Java 语言本身就提供了 Observer 模式的实现接口。当然， MVC 只是 Observer 模式的一个实例。 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。

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。

最常见的一个例子就是： 对同一组数据进行统计分析时候， 我们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， 我们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。

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：

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；

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：



适用场合

在以下任一情况下都可以使用观察者模式：

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；

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；

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：

#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;
}

vs2013运行结果：



示例2代码实现：　　



这里的目标 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）。 观察者 Observer 则提供一个 Update 操作， 注意这里的 Observer 的 Update 操作并不在 Observer 改变了 Subject 目标状态的时候就对自己进行更新， 这个更新操作要延迟到 Subject 对象发出 Notify 通知所有Observer 进行修改（调用 Update）。

#include <iostream>
#include <string>
#include <list>
using namespace std;

class Subject;
//抽象观察者
class Observer
{
protected:
string name;
Subject *sub;
public:
Observer(string name, Subject *sub)
{
this->name = name;
this->sub = sub;
}
virtual void update() = 0;
};
//具体的观察者，看股票的
class StockObserver :public Observer
{
public:
StockObserver(string name, Subject *sub) :Observer(name, sub)
{
}
void update();
};
//具体的观察者，看NBA的
class NBAObserver :public Observer
{
public:
NBAObserver(string name, Subject *sub) :Observer(name, sub)
{
}
void update();
};
//抽象通知者
class Subject
{
protected:
list<Observer*> observers;
public:
string action;
virtual void attach(Observer*) = 0;
virtual void detach(Observer*) = 0;
virtual void notify() = 0;
};
//具体通知者，秘书
class Secretary :public Subject
{
void attach(Observer *observer)
{
observers.push_back(observer);
}
void detach(Observer *observer)
{
list<Observer *>::iterator iter = observers.begin();
while (iter != observers.end())
{
if ((*iter) == observer)
{
observers.erase(iter);
}
++iter;
}
}
void notify()
{
list<Observer *>::iterator iter = observers.begin();
while (iter != observers.end())
{
(*iter)->update();
++iter;
}
}
};

void StockObserver::update()
{
cout << name << " 收到消息：" << sub->action << endl;
if (sub->action == "梁所长来了!")
{
cout << "我马上关闭股票，装做很认真工作的样子！" << endl;
}
}

void NBAObserver::update()
{
cout << name << " 收到消息：" << sub->action << endl;
if (sub->action == "梁所长来了!")
{
cout << "我马上关闭NBA，装做很认真工作的样子！" << endl;
}
}

int main()
{
Subject *dwq = new Secretary(); //创建观察者
　　　　//被观察的对象
Observer *xs = new NBAObserver("xiaoshuai", dwq);
Observer *zy = new NBAObserver("zouyue", dwq);
Observer *lm = new StockObserver("limin", dwq);
　　　　//加入观察队列
dwq->attach(xs);
dwq->attach(zy);
dwq->attach(lm);
　　　　//事件
dwq->action = "去吃饭了！";
　　　　//通知
dwq->notify();
cout << endl;
dwq->action = "梁所长来了!";
dwq->notify();
return 0;
}

运行结果：



　　

参考文献：

《大话设计模式 C++》

《C++设计模式》

C++设计模式——观察者模式