观察者模式

问题

Observer 模式应该可以说是应用最多、影响最广的模式之一，因为 Observer 的一个实例 Model/View/Control（MVC） 结构在系统开发架构设计中有着很重要的地位和意义， MVC实现了业务逻辑和表示层的解耦。 个人也认为 Observer 模式是软件开发过程中必须要掌握和使用的模式之一。在 MFC 中， Doc/View（文档视图结构）提供了实现 MVC 的框架结构（有一个从设计模式（Observer 模式）的角度分析分析 Doc/View 的文章正在进一步的撰写当中，遗憾的是时间：））。在 Java 阵容中， Struts 则提供和 MFC 中 Doc/View 结构类似的实现 MVC 的框架。另外 Java 语言本身就提供了 Observer 模式的实现接口，这将在讨论中给出。
当然， MVC 只是 Observer 模式的一个实例。 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。 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。 Observer 模式就是解决了这一个问题。

模式选择

Observer 模式典型的结构图为：

图 2-1： Observer Pattern 结构图
这里的目标 Subject 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）。 观察者 Observer 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）。

实现

完整代码示例（code）
Observer 模式的实现有些特点， 这里为了方便初学者的学习和参考， 将给出完整的实现代码（所有代码采用 C++实现，并在 VC 6.0 下测试运行）。
代码片断 1： Subject.h

//Subject.h#ifndef _SUBJECT_H_#define _SUBJECT_H_#include <list>#include <string>using namespace std;typedef string State;class Observer;class Subject{public:    virtual ~Subject();    virtual void Attach(Observer* obv);    virtual void Detach(Observer* obv);    virtual void Notify();    virtual void SetState(const State& st) = 0;    virtual State GetState() = 0;protected:    Subject();private:    list<Observer* >* _obvs;};class ConcreteSubject:public Subject{public:    ConcreteSubject();    ~ConcreteSubject();    State GetState();    void SetState(const State& st);protected:private:    State _st;};#endif //~_SUBJECT_H_

代码片断 2： Subject.cpp

//Subject.cpp#include "Subject.h"#include "Observer.h"#include <iostream>#include <list>using namespace std;typedef string state;Subject::Subject(){    //****在模板的使用之前一定要 new，创建    _obvs = new list<Observer*>;}Subject::~Subject(){}void Subject::Attach(Observer* obv){    _obvs->push_front(obv);}void Subject::Detach(Observer* obv){    if (obv != NULL)        _obvs->remove(obv);}void Subject::Notify(){    list<Observer*>::iterator it;    it = _obvs->begin();    for (;it != _obvs->end();it++)    {        //关于模板和 iterator 的用法        (*it)->Update(this);    }}ConcreteSubject::ConcreteSubject(){    _st = '\0';}ConcreteSubject::~ConcreteSubject(){}State ConcreteSubject::GetState(){    return _st;}void ConcreteSubject::SetState(const State& st){    _st = st;}

代码片断 3： Observer.h

//Observer.h#ifndef _OBSERVER_H_#define _OBSERVER_H_#include "Subject.h"#include <string>using namespace std;typedef string State;class Observer{public:    virtual ~Observer();    virtual void Update(Subject* sub) = 0;    virtual void PrintInfo() = 0;protected:    Observer();    State _st;private:};class ConcreteObserverA:public Observer{public:    virtual Subject* GetSubject();    ConcreteObserverA(Subject* sub);    virtual ~ConcreteObserverA();    //传入 Subject 作为参数，这样可以让一个 View 属于多个的 Subject。    void Update(Subject* sub);    void PrintInfo();protected:private:    Subject* _sub;};class ConcreteObserverB:public Observer{public:    virtual Subject* GetSubject();    ConcreteObserverB(Subject* sub);    virtual ~ConcreteObserverB();    //传入 Subject 作为参数，这样可以让一个 View 属于多个的 Subject。    void Update(Subject* sub);    void PrintInfo();protected:private:    Subject* _sub;};#endif //~_OBSERVER_H_

代码片断 4： Observer.cpp

//Observer.cpp#include "Observer.h"#include "Subject.h"#include <iostream>#include <string>using namespace std;Observer::Observer(){    _st = '\0';}Observer::~Observer(){}ConcreteObserverA::ConcreteObserverA(Subject* sub){    _sub = sub;    _sub->Attach(this);}ConcreteObserverA::~ConcreteObserverA(){    _sub->Detach(this);    if (_sub != 0)    {        delete _sub;    }}Subject* ConcreteObserverA::GetSubject(){    return _sub;}void ConcreteObserverA::PrintInfo(){    cout<<"ConcreteObserverA observer...."<<_sub->GetState()<<endl;}void ConcreteObserverA::Update(Subject* sub){    _st = sub->GetState();    PrintInfo();}ConcreteObserverB::ConcreteObserverB(Subject* sub){    _sub = sub;    _sub->Attach(this);}ConcreteObserverB::~ConcreteObserverB(){    _sub->Detach(this);    if (_sub != 0)    {        delete _sub;    }}Subject* ConcreteObserverB::GetSubject(){    return _sub;}void ConcreteObserverB::PrintInfo(){    cout<<"ConcreteObserverB observer...."<<_sub->GetState()<<endl;}void ConcreteObserverB::Update(Subject* sub){    _st = sub->GetState();    PrintInfo();}

代码片断 5： main.cpp

//main.cpp#include "Subject.h"#include "Observer.h"#include <iostream>using namespace std;int main(int argc,char* argv[]){    ConcreteSubject* sub = new ConcreteSubject();    Observer* o1 = new ConcreteObserverA(sub);    Observer* o2 = new ConcreteObserverB(sub);    sub->SetState("old");    sub->Notify();    sub->SetState("new"); //也可以由 Observer 调用    sub->Notify();    return 0;}

代码说明

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）。 目标的状态 state 可以由 Subject 自己改变（示例）， 也可以由 Observer 的某个操作引起 state 的改变（可调用 Subject 的 SetState 操作）。 Notify 操作可以由 Subject 目标主动广播（示例），也可以由 Observer 观察者来调用（因为 Observer 维护一个指向 Subject 的指针）。
运行示例程序， 可以看到当 Subject 处于状态“old” 时候， 依赖于它的两个观察者都显示“old”，当目标状态改变为“new”的时候，依赖于它的两个观察者也都改变为“new”。