107、23种设计模式之观察者模式（16/23）

一、模式定义

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式，通过定义对象间的一对多依赖关系，实现当被观察对象（Subject）状态变化时，自动通知所有注册的观察者（Observer）并触发更新。其核心在于解耦被观察者与观察者，使两者可独立扩展和修改。

二、优缺点分析

1.优点

松耦合架构：被观察者与观察者通过接口交互，无需直接引用具体类，降低模块间依赖。
动态扩展性：支持运行时动态添加/移除观察者，符合开闭原则。
事件驱动：适用于需要实时响应状态变化的场景，如GUI、消息系统。

2.缺点

性能开销：大量观察者可能导致通知延迟，尤其在复杂系统中。
循环依赖风险：若观察者与被观察者相互引用，可能引发无限循环调用。
通知顺序不可控：观察者接收通知的顺序可能影响业务逻辑。

三、典型应用场景

1.GUI事件处理

示例：按钮点击触发日志记录、界面更新、数据提交。
实现：Java Swing的ActionListener、Android的OnClickListener。

2.实时数据同步

示例：股票行情系统，股价变动时更新所有投资者界面。
实现：前端框架（Vue/React）的数据绑定机制。

3.监控与报警系统

示例：服务器CPU超阈值时触发邮件报警、日志记录、自动扩容。
实现：Prometheus监控系统结合Alertmanager。

4.游戏事件系统

示例：玩家生命值归零时触发死亡动画、保存进度、播放音效。
实现：Unity的UnityEvent或自定义事件总线。

四、C#代码示例

场景：玩家击中敌人时，触发爆炸动画并减少敌人数量。

csharp 复制代码

using System;
using System.Collections.Generic;

// 观察者接口
public interface IObserver
{
    void Update();
}

// 具体观察者：爆炸事件
public class ExplosionEvent : IObserver
{
    public void Update()
    {
        Console.WriteLine("爆炸动画播放！");
    }
}

// 具体观察者：敌人数量管理
public class EnemyManager : IObserver
{
    public int EnemyCount { get; private set; } = 10;

    public void Update()
    {
        EnemyCount--;
        Console.WriteLine($"剩余敌人数量：{EnemyCount}");
    }
}

// 被观察者：玩家
public class Player
{
    private List<IObserver> _observers = new List<IObserver>();

    public void AddObserver(IObserver observer) => _observers.Add(observer);
    public void RemoveObserver(IObserver observer) => _observers.Remove(observer);

    public void NotifyObservers()
    {
        foreach (var observer in _observers)
        {
            observer.Update();
        }
    }

    public void HitEnemy()
    {
        Console.WriteLine("玩家击中敌人！");
        NotifyObservers();
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main()
    {
        Player player = new Player();
        IObserver explosion = new ExplosionEvent();
        IObserver enemyManager = new EnemyManager();

        player.AddObserver(explosion);
        player.AddObserver(enemyManager);

        player.HitEnemy(); // 触发观察者更新
    }
}

五、关键点总结

1.角色划分：

Subject（被观察者）：维护观察者列表，提供注册/注销接口。
Observer（观察者）：定义更新接口，实现具体响应逻辑。

2.通知机制：

推模式（Push）：被观察者主动传递数据（如Update(float temp)）。
拉模式（Pull）：观察者主动获取数据（如Update(Subject subject)）。

3.线程安全：

在多线程环境中，需同步观察者列表操作（如加锁或使用并发集合）。

4.内存管理：

及时移除无效观察者，避免内存泄漏（如C#中需处理事件订阅的解绑）。

5.性能优化：

批量通知：合并高频更新，减少通知次数。
异步通知：通过任务队列或消息总线解耦通知逻辑。

六、进阶实践

事件总线（Event Bus）：集中管理事件与订阅者，适用于分布式系统。
Rx（Reactive Extensions）：基于观察者模式的响应式编程库，支持链式操作和组合。
MVC/MVVM架构：视图作为观察者，模型作为被观察者，实现数据驱动UI。

观察者模式通过解耦与动态扩展能力，成为构建高可维护性系统的基石。在实际开发中，需结合具体场景权衡性能与灵活性，避免过度设计。