《深入浅出设计模式》学习笔记第二章
需求：
开发一套气象监测应用，如图：
气象站，目前有三种装置，温度、湿度和气压感应装置。
WeatherData对象追踪气象站的数据，并更新到布告板，布告板（目前是三个：目前状况、气象统计、天气预报）用来显示目前的天气状况给用户。
初步设计
目前的要求：
1.其中有三个方法分别获得气温、湿度和气压的数据。
2.一旦气象测量被更新，那么这个measurementsChanged()方法就会被调用。
3.一旦有新的数据，者三个布告板（暂时三个）就会马上更新。
4.可扩展，可以开发第三方的布告板。
错误的实现：
错误在哪：
1.变化的地方需要封装。
2.布告板应该统一实现某个带有update方法的接口。
3.不应该针对实现编程，应该针对接口编程。
什么是观察者模式 Observer Pattern
例子：
我们订阅公众号，公众号一旦有新文章就会发送给我们。
当我不再想看文章时，就取消订阅，这时就不会给我发送文章了。
只要公众号还在运营，就一直有人订阅或者取消订阅。
出版者(Publishers) + 订阅者(Subscribers) = 观察者模式(Observer Pattern)
不过我们用的名词不一样，出版者改为主题(Subject)，订阅者改为观察者(Observer)
观察者模式定义：
观察者模式定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者(dependents)都会收到通知并自动更新。
观察这模式关系图：
松耦合
两个对象之间的松耦合就是，他们可以交互，但是不清楚对方太多细节。
观察者模式的Subject与Observers之间是松耦合，因为：
1.Subject对于Observer知道的唯一一件事情就是它实现了某个接口。
2.随时可以添加新的Observer。
3.新的Observer出现时，永远不需要更改Subject的代码。
4.我们可以独立的复用Subject或Observer。
5.改变任意的一方并不会影响另外一方。
设计原则
交互对象之间应该尽可能的去实现松耦合设计。
气象应用的具体设计：
C#实现：
接口们：
namespace C02ObserverPattern.Raw.Bases { public interface ISubject { // 订阅 void RegisterObserver(IObserver observer); // 取消订阅 void RemoveObserver(IObserver observer); // 状态变化时，通知所有观察者 void NotifyObservers(); } public interface IObserver { // 气象之变化时，subject会把这些值更新给observers void Update(float temp, float humidity, float pressure); } public interface IDisplayElement { // 布告板显示 void Display(); } }
WeatherData（subject）：
namespace C02ObserverPattern.Raw { public class WeatherData: ISubject { private readonly HashSet<IObserver> _observers; private float _temp, _humidity, _pressure; public WeatherData() { _observers = new HashSet<IObserver>(); } public void RegisterObserver(IObserver observer) { _observers.Add(observer); } public void RemoveObserver(IObserver observer) { _observers.Remove(observer); } public void NotifyObservers() { foreach (var observer in _observers) { observer.Update(_temp, _humidity, _pressure); } } public void MeasurementsChanged() { NotifyObservers(); } public void SetMeasurements(float temp, float humidity, float pressure) { _temp = temp; _humidity = humidity; _pressure = pressure; MeasurementsChanged(); } } }
其中一个布告板：
namespace C02ObserverPattern.Raw { public class CurrentConditionDisplay: IObserver, IDisplayElement { private float _temp, _humidity; public CurrentConditionDisplay(ISubject weatherData) { weatherData.RegisterObserver(this); } public void Update(float temp, float humidity, float pressure) { _temp = temp; _humidity = humidity; Display(); } // 这个布告板只显示温度和湿度 public void Display() { Console.WriteLine($"Current conditions：{_temp}℃ and {_humidity}% humidity"); } } }
测试程序：
namespace C02ObserverPattern { class Program { static void Main(string[] args) { WeatherData weatherData = new WeatherData(); CurrentConditionDisplay currentConditionDisplay = new CurrentConditionDisplay(weatherData); StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData); // XxxDisplay1 xxxDisplay1 = new XxxDisplay1(weatherData); // XxxDisplay2 xxxDisplay2 = new XxxDisplay2(weatherData); weatherData.SetMeasurements(10, 20, 30); weatherData.SetMeasurements(14, 25, 36); weatherData.SetMeasurements(40, 50, 60); Console.ReadLine(); } } }
结果：
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使用C#内置的Observer Pattern
IObservable<T> 作为Subject。
IObserver<T> 作为Observer。
先封装一下数据：
namespace C02ObserverPattern.BuiltIn { public struct MyData { public float Temperature { get; } public float Humidity { get; } public float Pressure { get; } public MyData(float temperature, float humidity, float pressure) { Temperature = temperature; Humidity = humidity; Pressure = pressure; } } }
WeatherData：
namespace C02ObserverPattern.BuiltIn { public class WeatherDataAlternative : IObservable<MyData> { private readonly HashSet<IObserver<MyData>> _observers; public WeatherDataAlternative() { _observers = new HashSet<IObserver<MyData>>(); } // 订阅用户，并返回可取消订阅的对象 public IDisposable Subscribe(IObserver<MyData> observer) { if (!_observers.Contains(observer)) { _observers.Add(observer); } return new Unsubscriber(_observers, observer); } // 发布通知 public void NotifyMeasurementsChanged(MyData? data) { foreach (var observer in _observers) { if (!data.HasValue) { observer.OnError(new Exception("No value!!!")); } else { observer.OnNext(data.Value); } } } // 关闭这个Subject public void WeatherStationClose() { foreach (var observer in _observers.ToArray()) { observer.OnCompleted(); } _observers.Clear(); Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red; Console.WriteLine("The weather station has been closed."); } // 取消订阅的类 private class Unsubscriber : IDisposable { private readonly HashSet<IObserver<MyData>> _observers; private readonly IObserver<MyData> _observer; public Unsubscriber(HashSet<IObserver<MyData>> observers, IObserver<MyData> observer) { _observers = observers; _observer = observer; } public void Dispose() { if (_observer != null && _observers.Contains(_observer)) _observers.Remove(_observer); } } } }
实现两个布告板：
namespace C02ObserverPattern.BuiltIn { public class CurrentConditionDisplayAlternative : IObserver<MyData> { private IDisposable _unsubscriber; // 订阅 public virtual void Subscribe(IObservable<MyData> provider) { if (provider != null) _unsubscriber = provider.Subscribe(this); } // 相当于Display() public void OnNext(MyData value) { Console.WriteLine($"Current condition: {value.Temperature}C degrees and {value.Humidity}% humidity and {value.Pressure} pressure."); } // 发生错误时调用 public void OnError(Exception error) { var original = Console.ForegroundColor; Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red; Console.WriteLine("Error occurred at Current Condition Display!"); Console.ForegroundColor = original; } // 完成时，一般就是取消订阅 public void OnCompleted() { Console.WriteLine("Current condition display Task Completed."); Unsubscribe(); } // 取消订阅 public virtual void Unsubscribe() { Console.WriteLine("Current condition display will unsubscribe from weather station."); _unsubscriber.Dispose(); } } }
namespace C02ObserverPattern.BuiltIn { public class StatisticsDisplayAlternative : IObserver<MyData> { private IDisposable _unsubscriber; public virtual void Subscribe(IObservable<MyData> provider) { if (provider != null) _unsubscriber = provider.Subscribe(this); } public void OnNext(MyData value) { Console.WriteLine($"Statistics: {value.Temperature}, {value.Humidity}, {value.Pressure}."); } public void OnError(Exception error) { var original = Console.ForegroundColor; Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red; Console.WriteLine("Error occurred at Statistics!"); Console.ForegroundColor = original; } public void OnCompleted() { Console.WriteLine("Statistics Task Completed."); Unsubscribe(); } public virtual void Unsubscribe() { Console.WriteLine("Statistics will unsubscribe from weather station."); _unsubscriber.Dispose(); } } }
测试程序：
namespace C02ObserverPattern { class Program { static void Main(string[] args) { WeatherDataAlternative weatherDataAlternative = new WeatherDataAlternative(); CurrentConditionDisplayAlternative currentConditionDisplayAlternative = new CurrentConditionDisplayAlternative(); currentConditionDisplayAlternative.Subscribe(weatherDataAlternative); StatisticsDisplayAlternative statisticsDisplayAlternative = new StatisticsDisplayAlternative(); statisticsDisplayAlternative.Subscribe(weatherDataAlternative); weatherDataAlternative.NotifyMeasurementsChanged(new MyData(25, 75, 120)); Task.Delay(1000); weatherDataAlternative.NotifyMeasurementsChanged(null); Task.Delay(1000); currentConditionDisplayAlternative.Unsubscribe(); weatherDataAlternative.NotifyMeasurementsChanged(new MyData(23, 45, 104)); weatherDataAlternative.WeatherStationClose(); Console.ReadLine(); } } }
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