C++11改进观察者模式

观察者模式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。

先看一个简单的观察者模式是如何实现的：

cpp 复制代码

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

class Base
{
public:
    Base(){}
    virtual ~Base(){}

    virtual void update(int a, int b) = 0;
};

class Devices1 : public Base
{
public:
    virtual void update(int a, int b)
    {
        cout << "Devices1 " << a << "\t" << b << endl;
    }
};

class Devices2 : public Base
{
public:
    virtual void update(int a, int b)
    {
        cout << "Devices2 " << a << "\t" << b << endl;
    }
};

class Subject
{
public:
    void attach(int iKey, Base* pbase)
    {
        m_map[iKey] = pbase;
    }

    void detach(int iKey)
    {
        auto it = m_map.find(iKey);
        if (it != m_map.end())
        {
            m_map.erase(it);
        }
    }

    void notify(int a, int b)
    {
        auto it = m_map.begin();
        while(it != m_map.end())
        {
            it->second->update(a, b);
            it++;
        }

    }

private:
    map<int, Base*> m_map;
};

int main()
{
    Subject sub;
    Devices1 d1;
    Devices2 d2;

    sub.attach(1, &d1);
    sub.attach(2, &d2);

    sub.notify(1, 2);

    return 0;
}

这个例子很简单，是一种经典的观察者模式的实现，但是这种实现不够通用，只能对特定的观察者才有效，即必须是Base抽象类的派生类才行，并且这个观察者类还只能带2个int类型的参数。这种实现有两个限定：1、需要继承，继承是强对象关系，不够灵活；2、观察者被通知的接口参数不支持变化，导致观察者不能应付接口的变化。

我们可以通过C++11做一些改进，主要改进的地方有两个：通过被通知接口参数化和std::function来代替继承；通过可变参数模板和完美转发来消除接口变化产生新的影响。

使用C++11改良的观察者模式，代码如下所示：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <functional>
#include <string>
using namespace std;


template<typename Func>
class Events
{
public:
    Events(){};

    ~Events(){};

    int Connect(Func&& f)
    {
        return Assign(f);
    }

    int Connect(const Func& f)
    {
        return Assign(f);
    }

    void Disconnect(int key)
    {
        m_connections.erase(key);
    }

    ///通知所有观察者好
    template<typename ...Args>
    void Notify(Args&& ...args)
    {
        for(auto& it : m_connections)
        {
            it.second(std::forward<Args>(args)...);
        }
    }

private:
    ///给观察者分配编号，在多线程环境需要加锁
    template<typename F>
    int Assign(F&& f)
    {
        int k = m_observerId++;
        m_connections.emplace(k, std::forward<F>(f));
        return k;
    }

    int m_observerId = 0;
    std::map<int, Func> m_connections;

};

void print(int a, int b)
{
    cout << "func " <<  a << ", " << b << endl;
}

class A
{
public:
    void print(int a, int b)
    {
        cout << "class " << a << ", " << b << endl;
    }
};

int main()
{
    Events<std::function<void(int, int)>> myevent;

    auto key = myevent.Connect(print);

    A a;

    std::function<void(int, int)> f = std::bind(&A::print, &a, std::placeholders::_1, std::placeholders::_1);

    auto key1 = myevent.Connect(f);

    ///lambda注册
    auto lamkey = myevent.Connect([](int a, int b){cout << "lambda  " << a << ", " << b << endl;});

    myevent.Notify(1, 2);

    return 0;
}

C++11实现的观察者模式，内部维护了一个泛型函数列表，观察者只需要将观察者函数注册进来即可，消除了继承导致的强耦合。