Unity 虚拟仿真实验中设计模式的使用 —— 观察者模式（Observer Pattern）

📖 目录

前言
什么是观察者模式
案例背景：虚拟仿真水温实验
案例效果图（示意）
代码实现
- 5.1 被观察者：WaterHeater
- 5.2 观察者：ThermometerUI
- 5.3 观察者：ExperimentLogger
- 5.4 观察者：BoilingAlert
- 5.5 UI 控制：HeatButton
运行流程
注意事项总结
扩展思考
总结

1. 前言

在 虚拟仿真实验 或 教学类项目 中，经常会遇到类似的场景：

实验数据变化时，需要同时更新 UI、日志、提示系统。
如何做到解耦，避免系统间的强依赖？

👉 答案就是：观察者模式（Observer Pattern）。

本文通过一个 Unity Demo 案例，带大家学习观察者模式在虚拟仿真中的应用。

2. 什么是观察者模式

观察者模式 ：定义了一种 一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，所有依赖它的对象都会自动收到通知。

在 Unity 中，通常通过 事件（event）或委托（delegate） 来实现。

3. 案例背景：虚拟仿真水温实验

我们实现一个 加热水温实验：

玩家点击按钮加热水温（被观察者）。
水温变化时：
1. 温度计 UI 实时更新
2. 实验日志记录变化
3. 超过 100℃ 时提示"水已沸腾"

👉 这个场景中，"水温"就是 被观察者 ，UI/日志/提示系统就是 观察者。

4. 案例效果图（示意）

css 复制代码

[按钮：加热]
       ↓
[当前温度：80℃]   ← 温度计 UI 更新
[日志：温度变化为 80℃]  ← 日志记录
[提示：未沸腾]   ← 警告系统未触发

点击按钮后，温度升高 10℃，所有观察者自动收到通知。

5. 代码实现

5.1 被观察者：WaterHeater（加热器）

cs 复制代码

using System;
using UnityEngine;

public class WaterHeater : MonoBehaviour
{
    public event Action<int> OnTemperatureChanged; // 事件：温度变化通知

    private int temperature = 20; // 初始温度

    public void HeatUp()
    {
        temperature += 10;
        Debug.Log($"[WaterHeater] 当前温度: {temperature}℃");
        OnTemperatureChanged?.Invoke(temperature); // 通知所有观察者
    }

    public int GetTemperature() => temperature;
}

5.2 观察者：ThermometerUI（温度计 UI）

cs 复制代码

using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

public class ThermometerUI : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private Text temperatureText;
    [SerializeField] private WaterHeater waterHeater;

    private void OnEnable()
    {
        waterHeater.OnTemperatureChanged += UpdateUI;
    }

    private void OnDisable()
    {
        waterHeater.OnTemperatureChanged -= UpdateUI;
    }

    private void UpdateUI(int temperature)
    {
        temperatureText.text = $"温度: {temperature}℃";
    }
}

5.3 观察者：ExperimentLogger（实验日志）

cs 复制代码

using UnityEngine;

public class ExperimentLogger : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private WaterHeater waterHeater;

    private void OnEnable()
    {
        waterHeater.OnTemperatureChanged += LogTemperature;
    }

    private void OnDisable()
    {
        waterHeater.OnTemperatureChanged -= LogTemperature;
    }

    private void LogTemperature(int temperature)
    {
        Debug.Log($"[ExperimentLogger] 记录日志：温度变化为 {temperature}℃");
    }
}

5.4 观察者：BoilingAlert（沸腾提示）

cs 复制代码

using UnityEngine;

public class BoilingAlert : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private WaterHeater waterHeater;

    private void OnEnable()
    {
        waterHeater.OnTemperatureChanged += CheckBoiling;
    }

    private void OnDisable()
    {
        waterHeater.OnTemperatureChanged -= CheckBoiling;
    }

    private void CheckBoiling(int temperature)
    {
        if (temperature >= 100)
        {
            Debug.Log("[BoilingAlert] ⚠️ 水已沸腾！");
        }
    }
}

5.5 UI 控制：HeatButton（按钮）

cs 复制代码

using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

public class HeatButton : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private Button heatButton;
    [SerializeField] private WaterHeater waterHeater;

    private void Start()
    {
        heatButton.onClick.AddListener(() => waterHeater.HeatUp());
    }
}

6. 运行流程

玩家点击 加热按钮 → WaterHeater.HeatUp()
OnTemperatureChanged 事件触发
所有观察者收到通知：
- ThermometerUI 更新 UI
- ExperimentLogger 写日志
- BoilingAlert 检查是否沸腾

👉 解耦效果：

WaterHeater 只负责通知，不关心谁在监听。
观察者们只关心自己逻辑，随时可新增/移除。

7. 注意事项总结

事件解绑 ：

使用 OnDisable 取消订阅，避免内存泄漏或空引用错误。
事件为空判断 ：

使用 OnTemperatureChanged?.Invoke(value)，避免 NullReferenceException。
避免强依赖 ：
WaterHeater 不直接调用 UI / 日志 / 提示，而是通过事件通知。

8. 扩展思考

可以新增 成绩统计系统，订阅水温变化来计算实验得分。
可以新增 数据上传系统，把实验数据同步到后台。
可以改为 ScriptableObject Event，进一步解耦 UI 和逻辑。

9. 总结

通过这个虚拟仿真案例，你学会了：

如何用 观察者模式 解耦系统之间的依赖
如何通过 事件机制 在 Unity 中实现一对多通知
如何把这个模式应用到虚拟仿真实验中（UI、日志、提示、成绩等系统）

👉 这就是 Unity 中观察者模式的最佳实践！