C++ 设计模式之观察者模式

简介

1、观察者模式（Observer）是一种行为设计模式，它允许对象之间定义一种一对多的依赖关系，使得每当一个对象状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。

2、观察者模式（Observer）应用场景包括但不限于：

2.1、当一个对象的状态改变可能影响其他对象，而且您不确定有多少对象需要被通知时。

2.2、当一个对象需要通知其他对象，同时又需要保持与这些对象的松散耦合时。

3、观察者模式（Observer）的构成

3.1、主题（Subject）：定义了添加、删除观察者以及通知所有观察者的接口。

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class Subject
{
public:
	virtual void attach(Observer* observer) = 0;
	virtual void detach(Observer* observer) = 0;
	virtual void notify() = 0;
};

3.2、观察者（Observer）：是一个接口，定义了更新自己的方法。

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class Observer
{
public:
	virtual void update(int value) = 0;
};

3.3、具体主题（Concrete Subject）：实现了主题接口，管理观察者并通知它们。

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class ConcreteSubject : public Subject
{
public:
	void attach(Observer* observer);
	void detach(Observer* observer);
	void notify();
	void setValue(int val);
private:
	std::list<Observer*> observerList;
	int value;
};

3.4、具体观察者（Concrete Observer）：实现了观察者接口，并定义了自己的更新逻辑。

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class ConcreteObserver : public Observer
{
public:
	ConcreteObserver(std::string name);
	void update(int value);
private:
	std::string observerName;
};

4、观察者模式（Observer）的优点

4.1、分离关注点：观察者和主题之间的抽象关系使得它们之间的关联是松散的，有助于维护和更新。

4.2、建立一种触发机制：当一个对象的状态改变时，依赖对象自动更新，无需手动去调用每一个依赖对象。

4.3、支持广播通信：主题可以通知所有依赖它的对象，而不需要知道具体的依赖细节。

5、观察者模式（Observer）的缺点

5.1、可能引发内存泄露：如果观察者没有正确注销，可能导致对象不能被正确回收。

2、实现复杂性：需要维护观察者列表和主题之间的一致性，随着观察者数量增多，这一点可能会变得复杂。

3、更新通知顺序：如果观察者的更新依赖于特定的顺序，那么维护这个顺序可能会变得困难。

4、可能导致难以追踪的bug：错误的通知或者更新可能导致一些意想不到的副作用，调试起来可能比较困难。

简单示例

1、定义

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// 观察者
class Observer
{
public:
	virtual void update(int value) = 0;
};

// 主题
class Subject
{
public:
	virtual void attach(Observer* observer) = 0;
	virtual void detach(Observer* observer) = 0;
	virtual void notify() = 0;
};

// 具体的主题
class ConcreteSubject : public Subject
{
public:
	void attach(Observer* observer);
	void detach(Observer* observer);
	void notify();
	void setValue(int val);
private:
	std::list<Observer*> observerList;
	int value;
};

// 具体的观察者
class ConcreteObserver : public Observer
{
public:
	ConcreteObserver(std::string name);
	void update(int value);
private:
	std::string observerName;
};

2、实现

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void ConcreteSubject::attach(Observer* observer)
{
	observerList.push_back(observer);
}

void ConcreteSubject::detach(Observer* observer)
{
	observerList.remove(observer);
}

void ConcreteSubject::notify()
{
	for (auto ob : observerList)
	{
		ob->update(value);
	}
}

void ConcreteSubject::setValue(int val)
{
	value = val;
	notify();
}

ConcreteObserver::ConcreteObserver(std::string name) : observerName(name)
{

}

void ConcreteObserver::update(int value)
{
	std::cout << observerName << " received value: " << value << std::endl;
}

3、调用

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ConcreteSubject subject;
ConcreteObserver observer1("observer1");
ConcreteObserver observer2("observer2");
subject.attach(&observer1);
subject.attach(&observer2);
subject.setValue(1);
subject.detach(&observer1);
std::cout << std::endl;
subject.setValue(10);