OBSERVER 及 ITERATOR 模式 —— 知我者谓我心忧，不知我者谓我何求

 OBSERVER 及 ITERATOR 模式 —— 知我者谓我心忧，不知我者谓我何求
     Observer模式的中文译名是观察者模式，定义是：定义对象间一种一对多的关系，当一个对象的状态发生变化时，所有依赖它的对象都得到通知并被自动更新。COM中的连接点事实上就是一种观察者模式，COM中的连接点主要是为过程化语言提供的，如果我们使用C++调用COM组件，那么我们可以直接利用回调函数的形式来完成同样的功能。而事实上Observer模式的具体实现，也是通过回调函数来完成。我们还是通过例子来学习该模式。
    
     彼黍离离，彼稷之苗。行迈靡靡，中心摇摇。知我者，谓我心忧；不知我者，谓我何求。悠悠苍天，此何人哉！
     彼黍离离，彼稷之穗。行迈靡靡，中心如醉。知我者，谓我心忧；不知我者，谓我何求。悠悠苍天，此何人哉！
     彼黍离离，彼稷之实。行迈靡靡，中心如噎。知我者，谓我心忧；不知我者，谓我何求。悠悠苍天，此何人哉！
    
     是从冯晓刚的《天下无贼》开始熟悉这首诗的。这首诗取自《诗经》中的《王风》，诗歌产生背景是这样的。西周王朝的最后一位君主周幽王，是个不成器的家伙。宠爱的妃子褒姒从来不笑，为了博美人一笑，他玩了一个“烽火戏诸侯”的游戏。结果等犬戎阵来攻击他的时候，烽火已经无法招来诸侯的救军。他被犬戎追杀，最后葬身于骊山脚下。西周的历史结束，继任的周平王被迫东迁，失去了多诸侯的控制权。而后一位当时周王朝的老臣，再回西周旧都的时候，已失往日的繁华，满目疮痍，感伤之下，作了此诗。不过我们的例子和此诗的关系不大，我只是觉得“知我者，谓我心忧”能很好的反映Observer模式的意义。
     人总是把自己的心境和周边联系起来，心情不好了，天空就不再是蓝色的，花草也不再美丽。事实上什么也没有变，变的只是你的心情。不过在虚拟世界里，让世界随着自己的心情来变，就不是困难的事情了。我们来模式这样一个过程，当一个人的心情发生变化的时候，他所处于的天空，身边的花木都产生相应的变化。我们来看看类图：

     从类图可以看到，我们定义了一个观察者接口，这个接口比较简单。只有一个虚函数Update。而它的子类Sky和Flower也很简单，就是实现Update。我们在看另一个接口Subject，它拥有一个Observer型的列表，用来存放所有的观察者。它的方法包括Attach添加一个观察者，Detach删除一个观察者，Notify是用来遍历所有的观察者，并调用它们的接口函数Update。Person是一个具体的类，事实上Subject的所有功能，都可以由它来实现。但我们应该记得一个规则：针对接口编程，而不要针对实现编程。这样有助于我们程序的扩展。
    我们来看看代码，首先我们需要定义一个Observer的接口，而天空花木都继承于它，代码如下：

#ifndef __OBSERVER__H#define __OBSERVER__H//observer 接口，继承者需要实现Update方法class Observer{public:virtual ~Observer(){}virtual void Update(Subject* pChange) = 0;protected:Observer(){}};//Sky类class Sky : public Observer{private://具体的目标对象指针，是通过它的状态来改变观察者的行为//可以有多个具体的目标对象，不过这里我们提供一个Person* m_pPerson;public:Sky(Person *pPerson) {m_pPerson = pPerson;m_pPerson->Attach(this);}virtual ~Sky(){m_pPerson->Detach(this);}void Update(Subject *pChange){//由于可能有多个，所以这里需要判断if ( pChange == m_pPerson ){if ( m_pPerson->GetSpirit() == true ){cout << "天空是蓝色的！" << endl;}else{cout << "乌云密布！" << endl;}}}};//Flower类class Flower : public Observer{private:Person* m_pPerson;public:Flower(Person *pPerson) {m_pPerson = pPerson;m_pPerson->Attach(this);}virtual ~Flower(){m_pPerson->Detach(this);}void Update(Subject *pChange){if ( pChange == m_pPerson ){if ( m_pPerson->GetSpirit() == true ){cout << "百花灿烂时！" << endl;}else{cout << "凋零的玫瑰！" << endl;}}}};#endif

    以上为Observer.h头文件的内容，就是定义一个Observer接口，而后由具体的观察者类来继承。我们接着看看目标类的实现。

Subject.h文件的内容：#ifndef __SUBJECT_HEADER__H#define __SUBJECT_HEADER__H//由于类Observer和Subject需要嵌套调用，所以不能直接#include"observer.h"//所以需要先申明一下class Observer;//目标接口class Subject{public://添加一个观察者virtual void Attach(Observer *);    //删除一个观察者virtual void Detach(Observer *);//通知观察者virtual void Notify();protected:Subject(){}private://观察者列表list m_ObserverList;};//具体的目标类class Person : public Subject{private:bool m_bGoodSpirit;public:Person():m_bGoodSpirit(true){}bool GetSpirit(){return m_bGoodSpirit;}void GoodSpirit(){m_bGoodSpirit = true;cout << "我的心情很好，所以我看到了:" << endl;Notify();}void BadSpirit(){m_bGoodSpirit = false;cout << "我的心情很不好，所以我看到了:" << endl;Notify();}};#endif

    这段代码就是定义了一个目标类的接口。当然你也可以不使用接口，直接定义一个Person类来实现该功能，但这样的话你在Observer的具体类的对象中就无法观察多种对象了。
    （由于此次的代码中有嵌套使用类的情况，所以我标出了代码所在的文件名。不熟悉该用法的话，你可以注意一下。）
    我们再来看看Subject类的具体实现：
    以下是Subject.cpp的文件。

#include "Subject.h"#include "Observer.h"void Subject::Attach(Observer *pObserver){m_ObserverList.push_back(pObserver);}void Subject::Detach(Observer *pObserver){m_ObserverList.remove(pObserver);}void Subject::Notify(){list::iterator ite;//遍历所有的观察者就行通知for( ite = m_ObserverList.begin() ; ite != m_ObserverList.end() ;++ite)(*ite)->Update(this);}

    由于嵌套使用的缘故，所以在Subject.h中无法直接使用Observer的对象，必须放到cpp中来实现，所以我们分割开来。这边的实现其实也很简单。我们再看看具体的使用。

#include "Observer.h"#include "Subject.h"int main(int argc, char* argv[]){Person p;Sky sky(&p);Flower flower(&p);p.GoodSpirit();p.BadSpirit();return 0;}

     运行结果如下：

     在我们的例子，Observer的列表是通过C++标准库的list来管理的，但为了讲解我们的下一个模式Iterator，我们将把它变为一个数组。我们还是先来看看Iterator的定义：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而不是暴露该对象的内部表示。其实Iterator就是为我们的数组，线性表一类的容器提供一个遍历的方法。但如今C++的标准库中已经很好的实现了这一功能，我们应该更多的是用标准库。在.net平台和Java的库中一般也都提供了很好的容器类，也都提供了迭代器。一般情况下，我们已经无需自己去实现迭代器。不过还是来简单看看的具体实现。为了便于扩展，我们还是提供一个Iterator的接口类：

template<class Item>class Iterator{public:virtual bool hasNext() = 0;virtual Item Next() = 0;};

     这里提供的接口比较简单，只是判断是否有下一个元素和返回下一个元素的操作。一般的迭代器会提供重载加号，等于号等操作，这里省略了。我对STL也不太熟悉，下一阶段，准备学习一下，有时间的话，再和大家分享。
    我们来实现一个数组的迭代器：

template<class Item>class ArrayIterator : public Iterator{private:   //指向数组的指针Item *m_pItems;   //当前迭代器的位置int m_iPosition;   //数组的最大长度int m_iMaxSize;public:   //初始化函数ArrayIterator(Item *pItems,int iMaxSize):m_pItems(pItems),m_iPosition(0),m_iMaxSize(iMaxSize){}bool hasNext(){       //判断当前的元素是否有效if ( m_iPosition <  m_iMaxSize && m_pItems[m_iPosition] != NULL ){return true;}else{return false;}}Item Next(){       //返回当前的元素，并将位置加一return m_pItems[m_iPosition++];}};

    也没有什么复杂的地方。我们再来看看Subject类的实现：

//目标接口class Subject{public://添加一个观察者virtual void Attach(Observer *);    //删除一个观察者virtual void Detach(Observer *);//通知观察者virtual void Notify();//创建迭代器Iterator<Observer*> *CreateIterator(){return new ArrayIterator<Observer*>(m_ObserverList,10);}protected:Subject():m_iPosition(0){for(int i = 0; i < 10 ; i++ )m_ObserverList[i] = NULL;}private:int m_iPosition;//观察者列表Observer* m_ObserverList[10];};       

     可以看到现在的Observer列表被定义成了Observer* m_ObserverList[10]。相应的我们帮它增加一个函数：

//创建迭代器Iterator<Observer*> *CreateIterator(){return new ArrayIterator<Observer*>(m_ObserverList,10);}

     使用该函数来帮助我们生成一个迭代器。相应的我们以前用到遍历的函数Notify就需要进行相应的修改：

void Subject::Notify(){//遍历所有的观察者就行通知Iterator<Observer*> *pObserver = CreateIterator();while( pObserver->hasNext() ){pObserver->Next()->Update(this);}delete pObserver;}      

    这里就是我们所要介绍的迭代器了。在STL中，迭代器有很好的解决方案，可以通过候捷的《STL源码剖析》来学习。我也正准备看这本书。
    好了，这讲先到这儿。下次我们接着聊聊Visitor模式。

参考书目：1，设计模式——可复用面向对象软件的基础（Design Patterns ——Elements of Reusable Object-Oriented Software） Erich Gamma 等著 李英军等译  机械工业出版社2，Head First Design Patterns（影印版）Freeman等著 东南大学出版社3，道法自然——面向对象实践指南    王咏武 王咏刚著  电子工业出版社4， 原来诗经可以这么读  唐文著  河北教育出版社