重温设计模式--观察者模式

观察者模式（Observer Pattern）概述

定义：
观察者模式又被称作发布 - 订阅模式，它是一种行为型设计模式。在这种模式中，存在一个被观察的对象（主题，Subject）以及多个对该主题状态变化感兴趣的观察者（Observer）对象。当主题的状态发生改变时，它会主动通知所有已注册的观察者，观察者们可以根据收到的通知做出相应的响应，从而实现对象之间的一种松耦合的交互关系。

观察者模式：定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听同一主题对象，当这个主题对象发生变化时，能够通知到所有观察者，使他们能够自动更新自己

观察者模式UML图

作用：

实现对象间的解耦

主题对象和观察者对象之间相互依赖的关系比较松散，主题只负责在自身状态改变时通知观察者，而不用关心观察者具体会做什么操作；观察者也只需要关注主题的通知，不用了解主题内部状态变化的具体实现细节，这样使得它们可以独立地进行修改和扩展，降低了代码的耦合度。

支持一对多的依赖关系

一个主题可以有多个观察者关注它的状态变化，当主题状态更新时，能同时通知到所有相关的观察者，方便实现一些需要多方响应的业务场景，比如在一个股票交易系统中，当某支股票价格变化（主题状态改变），多个关注该股票的股民客户端（观察者）都能及时收到通知并做出相应决策。

易于维护和扩展

如果要新增观察者或者改变主题的通知逻辑等，相对来说比较容易实现，对其他部分的代码影响较小，能够灵活应对业务需求的变化。

观察者模式的结构

抽象主题（Subject）：

它定义了注册、移除观察者以及通知观察者等方法的接口，维护了一个观察者列表，用于记录所有注册的观察者对象，当自身状态改变时，通过调用通知方法来告知所有观察者。

具体主题（Concrete Subject）：

实现了抽象主题中定义的接口，具体管理观察者的注册和移除操作，并且在自身内部状态发生变化时，按照约定的通知机制去通知所有已注册的观察者。它持有自身实际的业务数据和状态信息。

抽象观察者（Observer）：

定义了一个更新（update）方法的接口，当接收到主题的通知时，具体的观察者实现类会通过这个方法来执行相应的业务逻辑，以对主题状态变化做出响应。

具体观察者（Concrete Observer）：

实现了抽象观察者中定义的更新方法，在该方法中编写具体的业务逻辑，明确在收到主题通知后自身要进行的操作，比如更新界面显示、进行数据记录等操作。

C++ 代码示例1

以下是一个简单的基于观察者模式的示例代码，模拟一个气象站发布天气数据，多个客户端（观察者）接收并处理天气信息的场景：

#include <iostream>
#include <vector>

// 抽象观察者
class Observer
{
public:
	virtual void update(float temperature, float humidity, float pressure) = 0;
};

// 抽象主题
class Subject 
{
public:
	virtual void registerObserver(Observer* o) = 0;
	virtual void removeObserver(Observer* o) = 0;
	virtual void notifyObservers() = 0;
};

// 具体主题，气象站数据
class WeatherData : public Subject 
{
private:
	float temperature;
	float humidity;
	float pressure;
	std::vector<Observer*> observers;
public:
	void registerObserver(Observer* o) 
	{
		observers.push_back(o);
	}
	void removeObserver(Observer* o)
	{
		for (std::vector<Observer*>::iterator it = observers.begin(); it!= observers.end(); ++it)
		{
			if (*it == o)
			{
				observers.erase(it);
				break;
			}
		}
	}
	void notifyObservers()
	{
		for (std::vector<Observer*>::iterator it = observers.begin(); it!= observers.end(); ++it)
		{
			(*it)->update(temperature, humidity, pressure);
		}
	}
	void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure)
	{
		this->temperature = temperature;
		this->humidity = humidity;
		this->pressure = pressure;
		notifyObservers();
	}
};

// 具体观察者，例如手机客户端显示天气数据
class MobileApp : public Observer
{
private:
	float temperature;
	float humidity;
	float pressure;
public:
	void update(float temperature, float humidity, float pressure)
	{
		this->temperature = temperature;
		this->humidity = humidity;
		this->pressure = pressure;
		display();
	}
	void display()
	{
		std::cout << "Mobile App: Temperature = " << temperature << "°C, Humidity = " << humidity << "%, Pressure = " << pressure << "hPa" << std::endl;
	}
};

// 另一个具体观察者，网页端显示天气数据
class WebPage : public Observer
{
private:
	float temperature;
	float humidity;
	float pressure;
public:
	void update(float temperature, float humidity, float pressure)
	{
		this->temperature = temperature;
		this->humidity = humidity;
		this->pressure = pressure;
		showData();
	}
	void showData() 
	{
		std::cout << "Web Page: Temperature = " << temperature << "°C, Humidity = " << humidity << "%, Pressure = " << pressure << "hPa" << std::endl;
	}
};

int main() 
{
	WeatherData weatherData;

	MobileApp mobileApp;
	WebPage webPage;

	weatherData.registerObserver(&mobileApp);
	weatherData.registerObserver(&webPage);

	weatherData.setMeasurements(25.0, 60.0, 1013.0);

	weatherData.removeObserver(&mobileApp);

	weatherData.setMeasurements(26.0, 55.0, 1015.0);

	return 0;
}

在上述代码中：
Observer是抽象观察者，规定了update方法接口，用于接收主题状态变化的通知并处理。
Subject是抽象主题，定义了注册、移除观察者以及通知观察者等相关接口。
WeatherData作为具体主题，管理着观察者列表，当调用setMeasurements方法改变内部天气数据状态时，会通过notifyObservers方法通知所有已注册的观察者。
MobileApp和WebPage是具体观察者，实现了update方法，在接收到气象站（主题）的通知后，各自通过不同的显示方法（display和showData）来展示更新后的天气数据。在main函数中演示了观察者的注册、主题状态更新通知以及观察者移除等操作流程，体现了观察者模式的基本应用场景。

C++代码示例2

//观察者
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
//观察者模式（Observer），又叫发布-订阅模式（Publish/Subscribe），定义对象间一种一对多的依赖关系，
//使得每当一个对象改变状态，则所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新

class USER
{
public:
	virtual void Update(){}
};
class USERLI:public USER
{
	void Update()
	{
		cout<<"我是小李，我去看华为博客了"<<endl;
	}
};


class USERWANG:public USER
{
	void Update()
	{
		cout<<"我是小王，我去看华为博客了"<<endl;
	}
};



class BLOG
{
public:
	list<USER*> m_list;//保存观察者（就是关注我博客的用户）

	//记录观察者
	void AddUser(USER *p_user)
	{
		m_list.push_back(p_user);
	}

	void ReMoveUser(USER *p_user)
	{
		m_list.remove(p_user);
	}


	//开始通知所有我的观察者
	void NotiFy()
	{
		list<USER*>::iterator itr = m_list.begin();
		for(;itr!=m_list.end();++itr)
		{
			(*itr)->Update();
		}
	}
};

//华为博客
class BLOG_HUAWEI:public BLOG
{
public:
	void WriteBlogOk()
	{
		NotiFy();
	}
};



int main()
{
	BLOG_HUAWEI huawei;
	USERLI *xiaoli = new USERLI();
	USERWANG *xiaowang =new USERWANG();
	huawei.AddUser(xiaowang);
	huawei.AddUser(xiaoli);

	huawei.WriteBlogOk();//这个时间点触发通知
	return 0;
}