用C++跟你聊聊“观察者模型”

从“狼来了”的故事说起

从前有一堆学生，下课偷偷打游戏。但是他们的班主任却总会在不该出现的时间，出现在不该出现的地点–教室后门。这些学生实在忍无可忍了，他们想了一个办法，买通了他们的班长，由班长为他们放风，当然，谁要请班长放风，就得加入班长的放风小队。一旦有任何风吹草动，班长就会立刻通知他们。从此，他们过上了无忧无虑的生活，从此，他们与大学失之交臂。

故事中有那些元素呢？有放风的班长、请班长放风的学生、班长的通知名单、班长的通知状态、学生的应对状态，当然，特别重要的还有他们的班主任。

这些元素，便构成了今天这篇”观察者模式“的主题。

观察者模式

Observer 模式应该可以说是应用最多、影响最广的模式之一，因为 Observer 的一个实例 Model/View/Control（ MVC）结构在系统开发架构设计中有着很重要的地位和意义， MVC实现了业务逻辑和表示层的解耦。

在GOF的《设计模式:可复用面向对象软件的基础》一书中对观察者模式是这样说的：定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。当一个对象发生了变化，关注它的对象就会得到通知；这种交互也称为发布-订阅(publish-subscribe)。目标是通知的发布者，它发出通知时并不需要知道谁是它的观察者。

如果对Linux编程有一定基础的朋友，肯定知道条件变量吧，条件变量的广播，就是典型的观察者模型。

UML类图

Subject（目标）（就是班长） ——目标知道它的观察者。可以有任意多个观察者观察同一个目标； ——提供注册和删除观察者对象的接口。

Observer（观察者）（就是学生） ——为那些在目标发生改变时需获得通知的对象定义一个更新接口。

ConcreteSubject（具体目标） ——将有关状态存入各ConcreteObserver对象； ——当它的状态发生改变时，向它的各个观察者发出通知。

ConcreteObserver（具体观察者） ——维护一个指向ConcreteSubject对象的引用； ——存储有关状态，这些状态应与目标的状态保持一致； ——实现Observer的更新接口以使自身状态与目标的状态保持一致。

    当ConcreteSubject发生任何可能导致其观察者与其本身状态不一致的改变时，它将通知它的各个观察者；
    在得到一个具体目标的改变通知后，ConcreteObserver对象可向目标对象查询信息。ConcreteObserver使用这些信息以使它的状态与目标对象的状态一致。

故事转代码

#include<iostream>
#include<vector>

using namespace std;

class abstractstudent {//抽象观察者
public:
	virtual void update(int) = 0;	//实时更新动态
};

class abstractmonitor {//抽象监听者
public:
	//业务配置
	virtual void addStudent(abstractstudent*) = 0;//添加新客户
	virtual void delStudent(abstractstudent*) = 0;//删除旧用户
	virtual void Notify() = 0;//给客户通风报信
};

class student :public abstractstudent {//具体观察者
private:
	abstractmonitor* mor;
public:
	student(abstractmonitor* mor) :mor(mor) {}
	void update(int i) {
		if (i == 0)
			cout << "危险，隐蔽" << endl;
		else
			cout << "没事儿，继续耍" << endl;
	}
};

class monitor:public abstractmonitor{	//具体监听者
private:
	vector<abstractstudent*> vecS;
	vector<abstractstudent*>::iterator itS;
	int State;
public:
	void addStudent(abstractstudent* s) {
		vecS.push_back(s);
	}
	void delStudent(abstractstudent* s) {
		itS = vecS.begin();
		while (itS != vecS.end())
		{
			if(*itS == s)
			{ 
				vecS.erase(itS);
				break;
			}
			itS++;
		}
	}

	void Notify() {
		itS = vecS.begin();
		while (itS != vecS.end())
		{
			(*itS)->update(State);
			itS++;
		}
	}

	void setState(int state)
	{
		State = state;
	}
};

int main()
{
	monitor* mor = new monitor();
	student* stu1 = new student(mor);
	student* stu2 = new student(mor);

	mor->addStudent(stu1);
	mor->addStudent(stu2);

	mor->setState(1);
	mor->Notify();

	mor->delStudent(stu1);
	mor->setState(0);
	mor->Notify();

	delete stu1;
	delete stu2;
	delete mor;
	return 0;
}

应用场景

在以下任一情况下都可以使用观察者模式：

当一个抽象模型有两个方面，其中一个方面依赖于另一方面。将这二者封装在独立的对象中以使它们可以各自独立的改变和复用；
当对一个对象的改变需要同时改变其它对象，而不知道具体有多少对象有待改变；
当一个对象必须通知其它对象，而它又不能假定其它对象是谁；也就是说，你不希望这些对象是紧密耦合的。