定义
观察者模式是一种行为型设计模式，它定义了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会收到通知并自动更新。这种模式用于实现对象之间的解耦，使得一个对象的变化可以通知并更新多个依赖对象，而无需直接引用它们。
为什么使用观察者模式？
解耦
- 观察者模式将观察者（Observer）和被观察者（Subject）解耦，两个对象之间的依赖关系被转化为依赖接口。
动态增加观察者
- 观察者模式允许在运行时动态增加或删除观察者，灵活性更高。
维护简便
- 当被观察者的状态发生变化时，所有依赖对象自动更新，无需手动管理这些依赖关系，简化了维护。
实现步骤
定义抽象主题类
- 定义一个抽象主题类，声明添加、删除观察者的方法，以及通知所有观察者的方法。
实现具体主题类
- 实现具体主题类，包含状态变化时的通知逻辑。
定义抽象观察者类
- 定义一个抽象观察者类，声明更新方法，具体观察者实现这个方法来更新自身状态。
实现具体观察者类
- 实现具体观察者类，实现更新方法，根据被观察者的变化更新自身状态。
优缺点和适用场景
优点
解耦
- 观察者与被观察者之间的耦合度降低，代码更加模块化和易于维护。
灵活性
- 可以动态地增加或删除观察者，灵活地响应需求变化。
自动更新
- 被观察者状态变化时，所有观察者都会自动收到通知并更新状态，无需手动调用。
缺点
可能导致性能问题
- 如果有大量观察者，通知所有观察者可能会导致性能开销。
调试困难
- 观察者模式涉及多个对象之间的通知和更新，可能会导致调试变得复杂。
适用场景
事件处理系统
- 例如 GUI 事件处理系统，当用户触发某个事件时，所有相关的处理函数都需要被通知。
模型-视图-控制器（MVC）架构
- 模型（Model）作为被观察者，视图（View）作为观察者，当模型的数据发生变化时，视图会自动更新显示。
订阅-发布系统
- 允许对象订阅事件并在事件发生时接收通知，实现松耦合的事件处理机制。
例子：股票市场
假设我们有一个股票市场系统，当某只股票的价格变化时，所有关注这只股票的投资者都会收到通知。我们可以使用观察者模式来实现这一功能。
#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>
/*
在这个例子中，当股票价格发生变化时，所有的投资者都会收到通知并更新他们的状态。观察者模式使得我们可以轻松地添加或删除投资者，而不需要修改股票类的代码，从而实现了解耦和灵活性。
*/
// 抽象观察者类：投资者
class Investor {
public:
virtual ~Investor() {}
virtual void update(double price) = 0;
};
// 具体观察者类：具体投资者
class ConcreteInvestor : public Investor {
private:
std::string name;
public:
ConcreteInvestor(const std::string& name) : name(name) {}
void update(double price) override {
std::cout << "Investor " << name << " is notified. New stock price: " << price << std::endl;
}
};
// 抽象主题类：股票
class Stock {
public:
virtual ~Stock() {}
virtual void addObserver(std::shared_ptr<Investor> investor) = 0;
virtual void removeObserver(std::shared_ptr<Investor> investor) = 0;
virtual void notifyObservers() = 0;
};
// 具体主题类：具体股票
class ConcreteStock : public Stock {
private:
std::vector<std::shared_ptr<Investor>> investors;
double price;
public:
void addObserver(std::shared_ptr<Investor> investor) override {
investors.push_back(investor);
}
void removeObserver(std::shared_ptr<Investor> investor) override {
investors.erase(std::remove(investors.begin(), investors.end(), investor), investors.end());
}
void notifyObservers() override {
for (const auto& investor : investors) {
investor->update(price);
}
}
void setPrice(double newPrice) {
price = newPrice;
notifyObservers();
}
};
int main() {
// 创建具体股票
std::shared_ptr<ConcreteStock> stock = std::make_shared<ConcreteStock>();
// 创建具体投资者
std::shared_ptr<Investor> investor1 = std::make_shared<ConcreteInvestor>("Alice");
std::shared_ptr<Investor> investor2 = std::make_shared<ConcreteInvestor>("Bob");
// 添加投资者到股票的观察者列表中
stock->addObserver(investor1);
stock->addObserver(investor2);
// 修改股票价格
stock->setPrice(100.0);
stock->setPrice(105.0);
return 0;
}