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C++设计模式（观察者模式）

article 2025/2/26 19:07:42

一、介绍

1.动机

在软件构建过程中，我们需要为某些对象建立一种“通知依赖关系”，即一个对象的状态发生改变，所有的依赖对象（观察者对象）都将得到通知。如果这样的依赖关系过于紧密，将使软件不能很好地抵御变化。

使用面向对象技术，可以将这种依赖关系弱化，并形成一种稳定的依赖关系，从而实现软件体系结构的松耦合。

2.定义

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自动更新。——GOF

3.结构图

4.要点总结

使用面向对象的抽象，Observer模式使得我们可以独立地改变目标与观察者，从而使二者之间的依赖关系达致松耦合。

目标发送通知时，无需指定观察者，通知（可以携带通知信息作为参数）会自动传播。

观察者自己决定是否需要订阅通知，目标对象对此一无所知。

Observer模式是基于事件的UI框架中非常常用的设计模式，也是MVC模式的一个重要组成部分。

二、观察者模式

1.概念

观察者模式的核心在于观察者向被观察者注册，当被观察者状态发生变化时，通知观察者更新。实现时可以使用容器类来管理观察者列表，以便在状态变化时能够遍历并通知所有观察者。

①优点：

实现了松散耦合，观察者和被观察者之间没有直接的依赖关系。
支持广播通信，一个对象的状态变化可以轻松地通知所有观察者对象。

②缺点：

如果观察者对象过多，可能会影响程序的性能。
如果观察者和被观察者之间有循环依赖的话，可能会导致系统崩溃。

2.实现要点

抽象观察目标：维护一个观察者列表，提供添加、删除和通知观察者的接口。
具体观察目标：实现抽象观察目标提供的接口，当状态改变时，通知所有观察者。
抽象观察者：定义一个抽象观察者类，其中包含一个更新接口。
具体观察者：实现更新接口，以便在收到通知时更新自身状态。

3.示例

//观察者（抽象类）
class Observer {
public:
    virtual void update(const string& news) = 0;
    virtual ~Observer() {}
};

//发布者（抽象观察目标）
class Publisher {
public:
    virtual void attach(Observer* obs) = 0;
    virtual void detach(Observer* obs) = 0;
    virtual void notify(const string& news) = 0;
    virtual ~Publisher() {}
};

//新闻发布者（具体观察目标）
class NewsPublisher :Publisher {
private:
    list<Observer*> newsList;
public:
    virtual void attach(Observer* obs) override {
        newsList.push_back(obs);
    }
    virtual void detach(Observer* obs) override {
        newsList.remove(obs);
    }
    virtual void notify(const string& news) override {
        for (auto obs : newsList) {
            obs->update(news);
        }
    }
};

//年轻人（具体观察者）
class YoungPeople :public Observer {
private:
    string name;
    int age;
public:
    YoungPeople(const string& n, int a)
        :name(n), age(a) {}
    virtual void update(const string& news) override {
        cout << "Young people " << name << " " << age << " " << news << endl;
    }
};

//中年人（具体观察者）
class MiddleAgedPeople :public Observer {
private:
    string name;
    int age;
public:
    MiddleAgedPeople(const string& n, int a)
        :name(n), age(a) {}
    virtual void update(const string& news) override {
        cout << "Mid-aged people " << name << " " << age << " " << news << endl;
    }
};

测试代码：

NewsPublisher news_publisher;
YoungPeople* p1 = new YoungPeople("Alice", 15);
YoungPeople* p2 = new YoungPeople("Bob", 20);
MiddleAgedPeople* p3 = new MiddleAgedPeople("Charlie", 40);
MiddleAgedPeople* p4 = new MiddleAgedPeople("David", 45);

news_publisher.attach(p1);
news_publisher.attach(p2);
news_publisher.attach(p3);
news_publisher.attach(p4);
news_publisher.notify("Initial news");
cout << endl;
news_publisher.detach(p2);
news_publisher.detach(p4);
news_publisher.notify("Subsequent news");

delete p1;
delete p2;
delete p3;
delete p4;

输出结果：

Young people Alice 15 Initial news
Young people Bob 20 Initial news
Mid-aged people Charlie 40 Initial news
Mid-aged people David 45 Initial news

Young people Alice 15 Subsequent news
Mid-aged people Charlie 40 Subsequent news

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