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

观察者模式

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:

观察者模式

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。
    4. #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();
          pSubject->Detach(pObserver);
          pSubject->SetState(3);
          pSubject->Notify();
      
          delete pObserver;
          delete pObserver2;
          delete pSubject;
      }

 观察者模式概念:定义对象间的一种一对多的依赖关系,以便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自动更新。“Define a one-to-many dependency between objects so that when one object changes state, all its dependents are notified and updated automatically.” – GoF

UML图

观察者模式

特点:

    1.观察者模式定义了对象之间一对多的关系。

    2.主题(也就是可观察者)用一个共同的接口来更新观察者。

    3.观察者和可观察者用松耦合的方式结合,可观察者不知道观察者的细节,只知道观察者实现了观察者接口

    4.有多个观察者时,不可以依赖特点的通知次序。

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>

class Observer;
//被观察者接口
class Account
{
protected:
    vector<Observer*> observers;
    double balance;
public:
    virtual void add_observers(Observer*) = 0;
    virtual void remove_observers(Observer*) = 0;
    virtual void notify_observers() = 0;
    virtual void set_balance(double balance) = 0;
    virtual double get_balance() = 0;
public:
    virtual ~Account()
    {
        cout << "in the destructor of Account" << endl;
    }
};

//Observer 抽象类接口
class Observer
{
protected:
    Account* account;  //也可以在子类中绑定观察的对象
public:
    Observer(Account* _account) :account(_account){}
    virtual void handle_event() = 0;
    virtual void set_account_balance(double balance) = 0;
    virtual ~Observer()
    {
        cout << "in the destructor of Account" << endl;
    }
};

//BankAccount具体类
class BankAccount :public Account
{
public:
    ~BankAccount(){ cout << "in the destructor of bankAccount"; }
public:
    void add_observers(Observer* o)
    {
        observers.push_back(o);
    }
    void remove_observers(Observer* o)
    {
        for (auto it = observers.begin(); it != observers.end(); it++)
        {
            if (*it == o)
            {
                observers.erase(it);
                return;
            }
        }
    }
    void notify_observers()
    {
        for (vector<Observer*>::const_iterator it = observers.begin(); it != observers.end(); it++)
        {
            (*it)->handle_event();
        }
    }
    void set_balance(double balance)
    {
        this->balance = balance;
        notify_observers();
    }
    double get_balance()
    {
        return balance;
    }
};


class ATM :public Observer
{
public:
    ATM(Account* _account) :Observer(_account){}
    ~ATM()
    {
        cout << "int the destructor of ATM" << endl;
    }
public:
    void handle_event()
    {
        cout << "ATM:the balance of bank accont is changed to" << account->get_balance() << endl;
    }
    void set_account_balance(double balance)
    {
        account->set_balance(balance);
    }
};

class InternetBankService :public Observer
{
public:
    InternetBankService(Account* _account) :Observer(_account){}
    ~InternetBankService()
    {
        cout << "in the destructor InternetBankService" << endl;
    }
public:
    void handle_event()
    {
        cout << "IBS:the balance of bank account is changed to" << account->get_balance() << endl;
    }
    void set_account_balance(double balance)
    {
        account->set_balance(balance);
    }
};

int main()
{ 
    Account* account = new BankAccount();   //申明具体的被观察者
    Observer* atm_observer = new ATM(account);  //申明具体的观察者
    Observer* ibs_observer = new InternetBankService(account);
    account->add_observers(atm_observer);   //一对多的关系,很多观察者观察一个东西
    account->add_observers(ibs_observer);

    account->set_balance(1000.12);  //被观察者变化,引起所有观察者变化

    cout << "Event is triggered by atm_observer" << endl;
    cout << "==============" << endl;
    atm_observer->set_account_balance(1000.34);   //某一个观察者引起被观察者变化,也会是其他的观察者变化

    cout << "Event is triggered by ibs_observer" << endl;
    cout << "==============" << endl;
    ibs_observer->set_account_balance(1000.78);

    delete atm_observer;
    delete ibs_observer;
    return 0;
}