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浅谈设计模式二: 观察者模式(Observer)

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1 实例

有一个气候观测应用，包括三部分：

  1. 气候站(WeatherStation):物理设备用来采集实际天气数据;
  2. 气候数据对象(WeatherData)追踪来自气候站的数据和更新显示;
  3. 给用户现在气候情况的显示(xxDisplay)

现在气候收集这 3 个数据：温度，湿度和气压。有 3 种不同的显示：现在的天气情况，天气统计信息和天气预测信息。

直观的话是在 WeatherData 类里的 measurementsChanged() 里直接调用不同显示器的 update() 来更新数据，如下： 

WeatherData::measurementsChanged() {
currentConditionsDisplay.update(temp_, humidity_, pressure_);
statisticsDisplay.update(temp_, humidity_, pressure_);
forecastDisplay.update(temp_, humdity_, pressure_);

1. WeatherData 和 Display 比较紧的耦合。在函数内直接使用实例，每次增加或较少 Display 都要在这个函数内修改。
2. 以具体实例来编码，使得不能动态的添加和减少显示元素，唯有修改这段代码

2 观察者模式(Observer)

2.1 目的

在对象间，定义一对多的依赖关系，那么当这一个对象改变状态时，所有它的依赖对象得到自动通知和更新。

2.2 实现

这里一对多的依赖关系，我们把这单一的对象称为目标对象(Subject)，而所有依赖于它的称为观察者对象(Observer)。分别定义 Subject 和 Observer 的对象。 代码实例在这里。

2.2.1 目标对象(Subject)接口

  1. 先建立好目标对象;
  2. 然后观察者对象可以动态调用 registerObserver 来加入目标对象的更新列表内，调用 registerObserver 来从目标对象更新列表中移出;
  3. 目标对象通过 notifyObservers 通知和更新观察者列表 
class Subject {
 public:
  virtual void registerObserver(Observer *o) = 0;
  virtual void removeObserver(Observer *o) = 0;
  virtual void notifyObservers() = 0;
};

2.2.2 观察者对象(Observer)接口

观察者对象(Observer)接口只需要一个更新功能，使得目标对象通过 notifyObservers 分别调用观察者的 update 函数来更新参数。 

class Observer {
 public:
  virtual void update(float temp, float humdity, float pressure) = 0;
};

2.2.3 整合起来

WeatherData *weather_data = new WeatherData();
CurrentConditionsDisplay *current_display =
    new CurrentConditionsDisplay(weather_data);
StatisticsDisplay *statistics_display =
    new StatisticsDisplay(weather_data);
ForecastDisplay *forecast_display =
    new ForecastDisplay(weather_data);

weather_data->setMeasurements(80, 65, 30.4f);
weather_data->setMeasurements(82, 70, 29.2f);

2.2.4 总的框架

3 总结

3.1 观察者模式(Observer)结构

3.2 组成

  • 目标（Subject）
    1. 知道它的观察者。任意多的观察者对象可以观察一个目标对象。
    2. 提供一个附加和分离观察者对象的接口。
  • 观察者（Observer）
    1. 为在目标中得到改变通知的对象定义一个更新接口。
  • 具体目标（ConcreteSubject）
    1. 存储具体观察对象感兴趣的状态。
    2. 当状态改变时，发送更新给它的观察对象。
  • 具体观察者（ConcreteObserver)
    1. 维持一个具体目标对象的引用。
    2. 存储要和目标保持一致的状态。
    3. 实现观察者更新接口来使得它的状态与目标保持一致。

3.3 应用场景

  • 当一个抽象类有 2 个方面，一个依赖另外一个。把这些不同的方面封装成独立的对象来让你独立的改变和复用他们。
  • 当改变一个对象需要改变其他的对象们，而且你不知道有多少对象需要改变
  • 当一个对象需要能通知其他对象们，但不需要对这些对象们做任何假定。也就是说，你不想这些对象紧耦合。

3.4 缺点

  • 不可预期的更新。因为观察对象们不知道各自的存在，他们会忽略改变目标的最终代价。一个在目标（subject）看似无害的操作可能造成观察者和依赖它们的观察者的级联式更新。而且，没有很好定义或维护的依赖准则经常导致虚假的更新，这些都很难去追踪。

    简单的更新协议没有提供任何细节关于 什么 会在目标内改变的事实加重了这个问题。没有附加的协议来帮助观察者发现什么改变了，它们可能必须努力的去推测这些改变。

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