C++设计模式<五>：Observe观察者模式

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”——一个对象(目标对象)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，将使软件不能很好滴抵御变化

2.模式定义

定义对象间的一种一对多(变化)的依赖关系，以便当一个对象(object)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。

3.例子

看一个文件分割器的例子(以前磁盘小，经常需要文件分割)

class FileSplitter{    string m_filePath; //文件路径    int m_fileNumber; //文件个数    ProgressBar* m_progressBar;//需求更改而添加的public:    FileSplitter(const string& filePath, int fileNumber) :        m_filePath(filePath),         m_fileNumber(fileNumber),    {    }/*改动之后，构造函数也得改，这里就不写了*/    void split(){        //1.读取大文件        //2.分批次向小文件中写入        for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++){            //...            float progressValue = m_fileNumber;            progressValue = (i + 1) / progressValue;            m_progressBar->setValue(progressValue);        }    }};class MainForm : public Form //主界面程序{    TextBox* txtFilePath; //路径    TextBox* txtFileNumber; //希望分割的文件个数    ProgressBar* progressBar; //需要更改而加一个进度条public:    void Button1_Click(){        string filePath = txtFilePath->getText();        int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());        //FileSplitter splitter(filePath, number);改动之前        FileSplitter splitter(filePath, number,progressBar);//改动之后        splitter.split();    }};

分析：
这是程序刚开始的时候，随着需求改变，需要加入进度条，因此自然会这样更改(加一个通知控件，见程序标识)，看下这么更改有什么问题(结合8大原则见C++面向对象原则)，违反了依赖倒置原则(明显FileSplitter依赖于ProgressBar（这个就是个细节，就是说可能有很多不同的进度展示）)。那怎么办？可能根据以前的经验会想到去找ProgressBar的基类，但是如果其基类都没有setValue这个方法呢？这里就得考虑扮演ProgressBar什么角色，是一个通知。因此我们可以抽象的来表示这个通知，而不是具体用一个控件来表示。因此可以这样更改，如下

class IProgress{public:    virtual void DoProgress(float value)=0;    virtual ~IProgress(){}}; //表达一种抽象的通知机制class FileSplitter{    string m_filePath;    int m_fileNumber;    //ProgressBar* m_progressBar;具体通知控件    IProgress*  m_iprogressList; // 抽象通知机制,这个是设计的最大亮点！！！public:    FileSplitter(const string& filePath, int fileNumber, Iprogress* iProgress) :        m_filePath(filePath),         m_fileNumber(fileNumber){    }    void split(){        //1.读取大文件        //2.分批次向小文件中写入        for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++){            //...            float progressValue = m_fileNumber;            progressValue = (i + 1) / progressValue;            onProgress(progressValue);//发送通知        }    }    virtual void onProgress(float value){     if(m_iprogress！＝NULL)        m_iprogress->doProgress();};class MainForm : public Form, public IProgress //不推荐多继承，只有一种推荐：一个是主的继承类，其他都是接口（而这种就是）{    TextBox* txtFilePath;    TextBox* txtFileNumber;    ProgressBar* progressBar;public:    void Button1_Click(){        string filePath = txtFilePath->getText();        int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());        FileSplitter splitter(filePath, number,this);        splitter.split();    }    virtual void DoProgress(float value){        progressBar->setValue(value);    }};

这样更改后，可以看到FileSplitter就没有依赖一个界面类了，可以独立编译等。这样写完后，以后可以把FileSplitter类放到一个windows界面，linux界面，控制台都行。
当然如果要实现多个观察者呢？（上文的例子MainForm就是一个观察则），比如说增加一个控制台进度。
可以这样更改

class MainForm : public Form, public IProgress //不推荐多继承，只有一种推荐：一个是主的继承类，其他都是接口{    TextBox* txtFilePath;    TextBox* txtFileNumber;    IProgress* m_iprogress;//通知机制public:    void Button1_Click(){        string filePath = txtFilePath->getText();        int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());        ConsoleNotifier cn;//添加的        FileSplitter splitter(filePath, number,&cn);//问题所在，发现只能添加一个观察者        splitter.split();    }    virtual void DoProgress(float value){        progressBar->setValue(value);    }};class ConsoleNotifier : public IProgress {public:    virtual void DoProgress(float value){        cout << ".";    }};

发现问题：只能有一个观察者。为了支持多个观察者，如下

class IProgress{public:    virtual void DoProgress(float value)=0;    virtual ~IProgress(){}}; //表达一种抽象的通知机制//FileSplitter改变完后，就没有耦合一个界面类了，可以放到界面，也可以放到控制台中等，这个进度通知是通过IProgress接口来实现的class FileSplitter{    string m_filePath;    int m_fileNumber;    List<IProgress*>  m_iprogressList; // 抽象通知机制，支持多个观察者，这个是最大的重点！！！public:    FileSplitter(const string& filePath, int fileNumber) : //构造函数也更改        m_filePath(filePath),         m_fileNumber(fileNumber){    }    void split(){        //1.读取大文件        //2.分批次向小文件中写入        for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++){            //...            float progressValue = m_fileNumber;            progressValue = (i + 1) / progressValue;            onProgress(progressValue);//发送通知        }    }    //添加以下几个函数    void addIProgress(IProgress* iprogress){        m_iprogressList.push_back(iprogress);    }    void removeIProgress(IProgress* iprogress){        m_iprogressList.remove(iprogress);    }protected:    virtual void onProgress(float value){ //也有做成虚方法的        List<IProgress*>::iterator itor=m_iprogressList.begin();        while (itor != m_iprogressList.end() )            (*itor)->DoProgress(value); //更新进度条            itor++;        }    }};class MainForm : public Form, public IProgress //不推荐多继承，只有一种推荐：一个是主的继承类，其他都是接口{    TextBox* txtFilePath;    TextBox* txtFileNumber;    ProgressBar* progressBar;public:    void Button1_Click(){        string filePath = txtFilePath->getText();        int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());        ConsoleNotifier cn;        FileSplitter splitter(filePath, number);        splitter.addIProgress(this); //订阅通知        splitter.addIProgress(&cn)； //订阅通知        splitter.split();        splitter.removeIProgress(this);    }    virtual void DoProgress(float value){        progressBar->setValue(value);    }};class ConsoleNotifier : public IProgress {public:    virtual void DoProgress(float value){        cout << ".";    }};

以上才是真正的观察者模式。

4.结构

那么以上稳定的是：Observe，Subject,是系统可以依赖的；而剩下的是变化部分。

5.要点总结

1. 使用面向对象的抽象，Observe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
2. 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
3. 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
4. Observe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