C++设计模式(观察者模式)

观察者模式是一种软件设计模式。

一、定义与概念

在观察者模式中,存在被观察的对象(主题)和观察这个对象的观察者。主题在自身状态发生变化时,会通知所有注册的观察者,让它们能够做出相应的反应。

二、作用与优势

    1. 解耦:主题和观察者之间的依赖关系被弱化,它们之间通过抽象接口进行交互,使得双方的变化不会直接影响到对方,提高了系统的可维护性和可扩展性。
    1. 灵活性:可以在运行时动态地添加、删除观察者,方便系统的扩展和维护。
    1. 提高响应性:当主题状态发生变化时,能够及时通知所有观察者,使得系统能够快速做出反应。

三、应用场景

    1. 图形用户界面:例如按钮的点击事件可以被多个组件观察,当按钮被点击时,这些组件可以做出相应的反应。
    1. 消息通知系统:当有新消息时,通知所有订阅了该消息的用户。
    1. 股票交易系统:股票价格变化时,通知所有关注该股票的投资者。

四、代码实现

观察者模式主要涉及到两个角色:观察者(Observer)和被观察对象(Subject)。以下是观察者模式的类图描述:

一、被观察对象(Subject)

属性:

  • 通常有一个或多个观察者列表,用于存储注册的观察者对象。

方法:

  • attach(Observer observer):用于将观察者添加到观察者列表中。
  • detach(Observer observer):从观察者列表中移除指定的观察者。
  • notifyObservers():当被观察对象的状态发生变化时,通知所有注册的观察者。

二、观察者(Observer)

• 方法:

  • update():当被观察对象状态变化时,被观察对象会调用此方法通知观察者,观察者在这个方法中进行相应的处理。

观察者模式通过这种方式实现了对象之间的一对多依赖关系,当被观察对象的状态发生变化时,所有依赖它的观察者都会收到通知并进行相应的更新。

以下是用 C++实现观察者模式的示例代码:

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

// 抽象观察者类
class Observer {
public:
    virtual void update() = 0;
};

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

// 具体主题类
class ConcreteSubject : public Subject {
private:
    int state;
    std::vector<Observer*> observers;
public:
    ConcreteSubject() : state(0) {}

    void setState(int newState) {
        state = newState;
        notify();
    }

    int getState() const {
        return state;
    }

    void attach(Observer* observer) override {
        observers.push_back(observer);
    }

    void detach(Observer* observer) override {
        observers.erase(std::remove(observers.begin(), observers.end(), observer), observers.end());
    }

    void notify() override {
        for (Observer* observer : observers) {
            observer->update();
        }
    }
};

// 具体观察者类
class ConcreteObserver : public Observer {
private:
    ConcreteSubject* subject;
public:
    ConcreteObserver(ConcreteSubject* sub) : subject(sub) {
        subject->attach(this);
    }

    void update() override {
        int state = subject->getState();
        std::cout << "Observer notified. New state: " << state << std::endl;
    }
};

int main() {
    ConcreteSubject* subject = new ConcreteSubject();
    ConcreteObserver* observer1 = new ConcreteObserver(subject);
    ConcreteObserver* observer2 = new ConcreteObserver(subject);

    subject->setState(10);
    subject->setState(20);

    delete observer2;
    subject->setState(30);

    delete observer1;
    delete subject;

    return 0;
}

在这个示例中,Subject是抽象主题类,ConcreteSubject是具体主题类,Observer是抽象观察者类,ConcreteObserver是具体观察者类。具体主题的状态变化时会通知所有注册的观察者。

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