设计模式C++描述----04.观察者(Observer)模式
一. 概述
Observer 模式要解决的问题为：建立一个一（Subject）对多（Observer）的依赖关系，并且做到当“一”变化的时候，依赖这个“一”的多也能够同步改变。
Sbuject 相当于通知者，它提供依赖于它的观察者Observer 的注册（Attach）和注销（Detach）操作，并且提供了使得依赖于它的所有观察者同步的操作（Notify）。
Observer 相当于观察者，则提供一个Update操作，注意这里的 Observer 的 Update 操作并不在Observer 改变了Subject目标状态的时候就对自己进行更新，这个更新操作要延迟到 Subject 对象发出 Notify 通知所有 Observer 进行修改（调用Update）。
二. 举例
最常见的一个例子就是：对同一组数据进行统计分析时候，我们希望能够提供多种形式的表示（例如以表格进行统计显示、柱状图统计显示、百分比统计显示等）。这些表示都依赖于同一组数据，我们当然需要当数据改变的时候，所有的统计的显示都能够同时改变。
结构关系图如下：
DataSubject ： 我们就认为是原始数据。
SheetObserver：就认为是表格，用来显示原始数据用的。
ChartObserver ：就认为是图表，也是来显示原始数据的。
代码如下：
[cpp] //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//观察者基类
class Observer
{
public:
virtual ~Observer()
{
}
virtual void Update(Subject* sub) = 0;
virtual void PrintInfo() = 0;
protected:
Observer()
{
_st = '/0';
}
string _st;
};
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//通知者基类
class Subject
{
public:
virtual ~Subject()
{
}
//注册观察者，这样通知者就能通知到观察者
virtual void Attach(Observer* obv)
{
_obvs->push_front(obv);
}
//注销观察者，通知者不再通知观察者
virtual void Detach(Observer* obv)
{
if (obv != NULL)
_obvs->remove(obv);
}
//通知操作，通知后对于每个注册过的观察者，将会调用自己的update方法
virtual void Notify()
{
list<Observer*>::iterator it;
it = _obvs->begin();
for (;it != _obvs->end();it++)
{
(*it)->Update(this);
}
}
virtual void SetState(const string& st) = 0;
virtual string GetState() = 0;
protected:
Subject()
{
_obvs = new list<Observer*>;
}
private:
list<Observer* >* _obvs;
};
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//具体的数据通知者
class DataSubject:public Subject
{
public:
DataSubject()
{
_st = '/0';
}
~DataSubject()
{
}
//自己的状态
string GetState()
{
return _st;
}
void SetState(const string& st)
{
_st = st;
}
private:
string _st;
};
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//数据表格观察者
class SheetObserver:public Observer
{
public:
virtual Subject* GetSubject()
{
return _sub;
}
//构造函数里，把自己注册到通知者里
SheetObserver(Subject* sub)
{
_sub = sub;
_sub->Attach(this);
}
virtual ~SheetObserver()
{
_sub->Detach(this);
if (_sub != 0)
delete _sub;
}
//更新操作
void Update(Subject* sub)
{
_st = sub->GetState(); //具体的数据可以从Subject这个通知者中取
PrintInfo();
}
void PrintInfo()
{
cout<<"Sheet observer.... "<<_sub->GetState()<<endl;
}
private:
Subject* _sub;
};
//数据图表观察者
class ChatObserver:public Observer
{
public:
virtual Subject* GetSubject()
{
return _sub;
}
ChatObserver(Subject* sub)
{
_sub = sub;
_sub->Attach(this);
}
virtual ~ChatObserver()
{
_sub->Detach(this);
if (_sub != 0)
{
delete _sub;
}
}
//更新操作
void Update(Subject* sub)
{
_st = sub->GetState();
PrintInfo();
}
void PrintInfo()
{
cout<<"Chat observer.... "<<_sub->GetState()<<endl;
}
private:
Subject* _sub;
};
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//测试
int main()
{
DataSubject* sub = new DataSubject();//数据通知者
Observer* o1 = new SheetObserver(sub);//表格观察者
Observer* o2 = new ChatObserver(sub);//图表观察者
sub->SetState("old data");//数据发生变化
sub->Notify();//通知者下发通知
sub->SetState("new data");
sub->Notify();
o1->Update(sub); //也可以由观察者自己调用更新函数
return 0;
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//观察者基类
class Observer
{
public:
virtual ~Observer()
{
}
virtual void Update(Subject* sub) = 0;
virtual void PrintInfo() = 0;
protected:
Observer()
{
_st = '/0';
}
string _st;
};
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//通知者基类
class Subject
{
public:
virtual ~Subject()
{
}
//注册观察者，这样通知者就能通知到观察者
virtual void Attach(Observer* obv)
{
_obvs->push_front(obv);
}
//注销观察者，通知者不再通知观察者
virtual void Detach(Observer* obv)
{
if (obv != NULL)
_obvs->remove(obv);
}
//通知操作，通知后对于每个注册过的观察者，将会调用自己的update方法
virtual void Notify()
{
list<Observer*>::iterator it;
it = _obvs->begin();
for (;it != _obvs->end();it++)
{
(*it)->Update(this);
}
}
virtual void SetState(const string& st) = 0;
virtual string GetState() = 0;
protected:
Subject()
{
_obvs = new list<Observer*>;
}
private:
list<Observer* >* _obvs;
};
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//具体的数据通知者
class DataSubject:public Subject
{
public:
DataSubject()
{
_st = '/0';
}
~DataSubject()
{
}
//自己的状态
string GetState()
{
return _st;
}
void SetState(const string& st)
{
_st = st;
}
private:
string _st;
};
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//数据表格观察者
class SheetObserver:public Observer
{
public:
virtual Subject* GetSubject()
{
return _sub;
}
//构造函数里，把自己注册到通知者里
SheetObserver(Subject* sub)
{
_sub = sub;
_sub->Attach(this);
}
virtual ~SheetObserver()
{
_sub->Detach(this);
if (_sub != 0)
delete _sub;
}
//更新操作 www.2cto.com
void Update(Subject* sub)
{
_st = sub->GetState(); //具体的数据可以从Subject这个通知者中取
PrintInfo();
}
void PrintInfo()
{
cout<<"Sheet observer.... "<<_sub->GetState()<<endl;
}
private:
Subject* _sub;
};
//数据图表观察者
class ChatObserver:public Observer
{
public:
virtual Subject* GetSubject()
{
return _sub;
}
ChatObserver(Subject* sub)
{
_sub = sub;
_sub->Attach(this);
}
virtual ~ChatObserver()
{
_sub->Detach(this);
if (_sub != 0)
{
delete _sub;
}
}
//更新操作
void Update(Subject* sub)
{
_st = sub->GetState();
PrintInfo();
}
void PrintInfo()
{
cout<<"Chat observer.... "<<_sub->GetState()<<endl;
}
private:
Subject* _sub;
};
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//测试
int main()
{
DataSubject* sub = new DataSubject();//数据通知者
Observer* o1 = new SheetObserver(sub);//表格观察者
Observer* o2 = new ChatObserver(sub);//图表观察者
sub->SetState("old data");//数据发生变化
sub->Notify();//通知者下发通知
sub->SetState("new data");
sub->Notify();
o1->Update(sub); //也可以由观察者自己调用更新函数
return 0;
}说明：
1. 在 Observer 模式的实现中，Subject 维护一个 list 作为存储其所有观察者的容器。每当调用 Notify 操作就遍历 list中的 Observer 对象，并广播通知改变状态（调用Observer的Update操作）。
2. 运行示例程序，可以看到当原始数据 Subject 处于状态 “old” 时候，依赖于它的两个观察者都显示 “old”，当原始数据状态改变为 “new” 的时候，依赖于它的两个观察者也都改变为“new”。
3. 可以看到 Observer 与 Subject 互为耦合，但是这种耦合的双方都依赖于抽象，而不依赖于具体。
三. MFC中的观察者模式
MFC 的 View/Document 结构的实现中也采用了观察者模式。
Document 为模式中的通知者，管理应用程序中的数据，View为模式中的观察者，以给定的方显示所关联的 Document中的数据。CDocument类中定义了一个指针列表，用于保存对应的 CView 对象，并定义了一个函数用于对链表中的所有CView的对象进行更新。
结构如下：
原代码如下：
[cpp] //afxwin.h
class CDocument : public CCmdTarget
{
public:
// Operations
void AddView(CView* pView); //注册操作
void RemoveView(CView* pView); //注销操作
// Update Views (simple update - DAG only) //通知操作
void UpdateAllViews(CView* pSender, LPARAM lHint = 0L,
CObject* pHint = NULL);
protected:
CPtrList m_viewList; // list of views
}
//DocCore.cpp
void CDocument::AddView(CView* pView)
{
ASSERT_VALID(pView);
ASSERT(pView->m_pDocument == NULL); // must not be already attached
ASSERT(m_viewList.Find(pView, NULL) == NULL); // must not be in list
m_viewList.AddTail(pView); //加入链表中
ASSERT(pView->m_pDocument == NULL); // must be un-attached
pView->m_pDocument = this;
OnChangedViewList(); // must be the last thing done to the document
}
void CDocument::RemoveView(CView* pView)
{
ASSERT_VALID(pView);
ASSERT(pView->m_pDocument == this); // must be attached to us
m_viewList.RemoveAt(m_viewList.Find(pView)); //从链表中删除
pView->m_pDocument = NULL;
OnChangedViewList(); // must be the last thing done to the document
}
void CDocument::UpdateAllViews(CView* pSender, LPARAM lHint, CObject* pHint)
// walk through all views
{
ASSERT(pSender == NULL || !m_viewList.IsEmpty());
// must have views if sent by one of them
POSITION pos = GetFirstViewPosition(); //遍历所有观察者
while (pos != NULL)
{
CView* pView = GetNextView(pos);
ASSERT_VALID(pView);
if (pView != pSender)
pView->OnUpdate(pSender, lHint, pHint);
}
}
//afxwin.h
class CDocument : public CCmdTarget
{
public:
// Operations
void AddView(CView* pView); //注册操作
void RemoveView(CView* pView); //注销操作
// Update Views (simple update - DAG only) //通知操作
void UpdateAllViews(CView* pSender, LPARAM lHint = 0L,
CObject* pHint = NULL);
protected:
CPtrList m_viewList; // list of views
}
//DocCore.cpp
void CDocument::AddView(CView* pView)
{
ASSERT_VALID(pView);
ASSERT(pView->m_pDocument == NULL); // must not be already attached
ASSERT(m_viewList.Find(pView, NULL) == NULL); // must not be in list
m_viewList.AddTail(pView); //加入链表中
ASSERT(pView->m_pDocument == NULL); // must be un-attached
pView->m_pDocument = this;
OnChangedViewList(); // must be the last thing done to the document
}
void CDocument::RemoveView(CView* pView)
{
ASSERT_VALID(pView);
ASSERT(pView->m_pDocument == this); // must be attached to us
m_viewList.RemoveAt(m_viewList.Find(pView)); //从链表中删除
pView->m_pDocument = NULL;
OnChangedViewList(); // must be the last thing done to the document
}
void CDocument::UpdateAllViews(CView* pSender, LPARAM lHint, CObject* pHint)
// walk through all views
{
ASSERT(pSender == NULL || !m_viewList.IsEmpty());
// must have views if sent by one of them
POSITION pos = GetFirstViewPosition(); //遍历所有观察者
while (pos != NULL)
{
CView* pView = GetNextView(pos);
ASSERT_VALID(pView);
if (pView != pSender)
pView->OnUpdate(pSender, lHint, pHint);
}
}从代码中我们可以看到，AddView 和 RemoveView 相当于注册和注销操作，UpdateAllViews 相当于通知操作，通知操作会依次调用各个CView 对象的 OnUpdate，进行更新。
作者 lwbeyond
