设计模式C++描述----04.观察者(Observer)模式

2023-08-10 15:52:16

一. 概述

Observer 模式要解决的问题为：建立一个一（Subject）对多（Observer）的依赖关系，并且做到当“一”变化的时候，依赖这个“一”的多也能够同步改变。

设计模式C++描述----04.观察者(Observer)模式

Sbuject 相当于通知者，它提供依赖于它的观察者Observer 的注册（Attach）和注销（Detach）操作，并且提供了使得依赖于它的所有观察者同步的操作（Notify）。

Observer 相当于观察者，则提供一个Update操作，注意这里的 Observer 的 Update 操作并不在Observer 改变了Subject目标状态的时候就对自己进行更新，这个更新操作要延迟到 Subject 对象发出 Notify 通知所有 Observer 进行修改（调用Update）。

二. 举例

最常见的一个例子就是：对同一组数据进行统计分析时候，我们希望能够提供多种形式的表示（例如以表格进行统计显示、柱状图统计显示、百分比统计显示等）。这些表示都依赖于同一组数据，我们当然需要当数据改变的时候，所有的统计的显示都能够同时改变。

结构关系图如下：

设计模式C++描述----04.观察者(Observer)模式

DataSubject ： 我们就认为是原始数据。

SheetObserver：就认为是表格，用来显示原始数据用的。

ChartObserver ：就认为是图表，也是来显示原始数据的。

代码如下：

  1. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  2. //观察者基类
  3. class Observer
  4. {
  5. public:
  6. virtual ~Observer()
  7. {
  8. }
  9. virtual void Update(Subject* sub) = 0;
  10. virtual void PrintInfo() = 0;
  11. protected:
  12. Observer()
  13. {
  14. _st = '\0';
  15. }
  16. string _st;
  17. };
  18. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  19. //通知者基类
  20. class Subject
  21. {
  22. public:
  23. virtual ~Subject()
  24. {
  25. }
  26. //注册观察者，这样通知者就能通知到观察者
  27. virtual void Attach(Observer* obv)
  28. {
  29. _obvs->push_front(obv);
  30. }
  31. //注销观察者，通知者不再通知观察者
  32. virtual void Detach(Observer* obv)
  33. {
  34. if (obv != NULL)
  35. _obvs->remove(obv);
  36. }
  37. //通知操作，通知后对于每个注册过的观察者，将会调用自己的update方法
  38. virtual void Notify()
  39. {
  40. list<Observer*>::iterator it;
  41. it = _obvs->begin();
  42. for (;it != _obvs->end();it++)
  43. {
  44. (*it)->Update(this);
  45. }
  46. }
  47. virtual void SetState(const string& st) = 0;
  48. virtual string GetState() = 0;
  49. protected:
  50. Subject()
  51. {
  52. _obvs = new list<Observer*>;
  53. }
  54. private:
  55. list<Observer* >* _obvs;
  56. };
  57. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  58. //具体的数据通知者
  59. class DataSubject:public Subject
  60. {
  61. public:
  62. DataSubject()
  63. {
  64. _st = '\0';
  65. }
  66. ~DataSubject()
  67. {
  68. }
  69. //自己的状态
  70. string GetState()
  71. {
  72. return _st;
  73. }
  74. void SetState(const string& st)
  75. {
  76. _st = st;
  77. }
  78. private:
  79. string _st;
  80. };
  81. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  82. //数据表格观察者
  83. class SheetObserver:public Observer
  84. {
  85. public:
  86. virtual Subject* GetSubject()
  87. {
  88. return _sub;
  89. }
  90. //构造函数里，把自己注册到通知者里
  91. SheetObserver(Subject* sub)
  92. {
  93. _sub = sub;
  94. _sub->Attach(this);
  95. }
  96. virtual ~SheetObserver()
  97. {
  98. _sub->Detach(this);
  99. if (_sub != 0)
  100. delete _sub;
  101. }
  102. //更新操作
  103. void Update(Subject* sub)
  104. {
  105. _st = sub->GetState(); //具体的数据可以从Subject这个通知者中取
  106. PrintInfo();
  107. }
  108. void PrintInfo()
  109. {
  110. cout<<"Sheet observer.... "<<_sub->GetState()<<endl;
  111. }
  112. private:
  113. Subject* _sub;
  114. };
  115. //数据图表观察者
  116. class ChatObserver:public Observer
  117. {
  118. public:
  119. virtual Subject* GetSubject()
  120. {
  121. return _sub;
  122. }
  123. ChatObserver(Subject* sub)
  124. {
  125. _sub = sub;
  126. _sub->Attach(this);
  127. }
  128. virtual ~ChatObserver()
  129. {
  130. _sub->Detach(this);
  131. if (_sub != 0)
  132. {
  133. delete _sub;
  134. }
  135. }
  136. //更新操作
  137. void Update(Subject* sub)
  138. {
  139. _st = sub->GetState();
  140. PrintInfo();
  141. }
  142. void PrintInfo()
  143. {
  144. cout<<"Chat observer.... "<<_sub->GetState()<<endl;
  145. }
  146. private:
  147. Subject* _sub;
  148. };
  149. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  150. //测试
  151. int main()
  152. {
  153. DataSubject* sub = new DataSubject();//数据通知者
  154. Observer* o1 = new SheetObserver(sub);//表格观察者
  155. Observer* o2 = new ChatObserver(sub);//图表观察者
  156. sub->SetState("old data");//数据发生变化
  157. sub->Notify();//通知者下发通知
  158. sub->SetState("new data");
  159. sub->Notify();
  160. o1->Update(sub); //也可以由观察者自己调用更新函数
  161. return 0;
  162. }

说明：
1. 在 Observer 模式的实现中，Subject 维护一个 list 作为存储其所有观察者的容器。每当调用 Notify 操作就遍历 list中的 Observer 对象，并广播通知改变状态（调用Observer的Update操作）。
2. 运行示例程序，可以看到当原始数据 Subject 处于状态 “old” 时候，依赖于它的两个观察者都显示 “old”，当原始数据状态改变为 “new” 的时候，依赖于它的两个观察者也都改变为“new”。
3. 可以看到 Observer 与 Subject 互为耦合，但是这种耦合的双方都依赖于抽象，而不依赖于具体。

三. MFC中的观察者模式

MFC 的 View/Document 结构的实现中也采用了观察者模式。

Document 为模式中的通知者，管理应用程序中的数据，View为模式中的观察者，以给定的方显示所关联的
Document中的数据。CDocument类中定义了一个指针列表，用于保存对应的 CView
对象，并定义了一个函数用于对链表中的所有CView的对象进行更新。

结构如下：

设计模式C++描述----04.观察者(Observer)模式

原代码如下：

  1. //afxwin.h
  2. class CDocument : public CCmdTarget
  3. {
  4. public:
  5. // Operations
  6. void AddView(CView* pView);      //注册操作
  7. void RemoveView(CView* pView);   //注销操作
  8. // Update Views (simple update - DAG only)      //通知操作
  9. void UpdateAllViews(CView* pSender, LPARAM lHint = 0L,
  10. CObject* pHint = NULL);
  11. protected:
  12. CPtrList m_viewList;                // list of views
  13. }
  14. //DocCore.cpp
  15. void CDocument::AddView(CView* pView)
  16. {
  17. ASSERT_VALID(pView);
  18. ASSERT(pView->m_pDocument == NULL); // must not be already attached
  19. ASSERT(m_viewList.Find(pView, NULL) == NULL);   // must not be in list
  20. m_viewList.AddTail(pView);          //加入链表中
  21. ASSERT(pView->m_pDocument == NULL); // must be un-attached
  22. pView->m_pDocument = this;
  23. OnChangedViewList();    // must be the last thing done to the document
  24. }
  25. void CDocument::RemoveView(CView* pView)
  26. {
  27. ASSERT_VALID(pView);
  28. ASSERT(pView->m_pDocument == this); // must be attached to us
  29. m_viewList.RemoveAt(m_viewList.Find(pView));  //从链表中删除
  30. pView->m_pDocument = NULL;
  31. OnChangedViewList();    // must be the last thing done to the document
  32. }
  33. void CDocument::UpdateAllViews(CView* pSender, LPARAM lHint, CObject* pHint)
  34. // walk through all views
  35. {
  36. ASSERT(pSender == NULL || !m_viewList.IsEmpty());
  37. // must have views if sent by one of them
  38. POSITION pos = GetFirstViewPosition();        //遍历所有观察者
  39. while (pos != NULL)
  40. {
  41. CView* pView = GetNextView(pos);
  42. ASSERT_VALID(pView);
  43. if (pView != pSender)
  44. pView->OnUpdate(pSender, lHint, pHint);
  45. }
  46. }

从代码中我们可以看到，AddView 和 RemoveView 相当于注册和注销操作，UpdateAllViews 相当于通知操作，通知操作会依次调用各个CView 对象的 OnUpdate，进行更新。

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