观察者模式

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观察者模式

观察者模式（有时又被称为模型-视图（View）模式、源-收听者(Listener)模式或从属者模式）是软件设计模式的一种。在此种模式中，一个目标物件管理所有相依于它的观察者物件，并且在它本身的状态改变时主动发出通知。这通常透过呼叫各观察者所提供的方法来实现。此种模式通常被用来实现事件处理系统。
 

基本简介

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观察者模式（Observer）完美的将观察者和被观察的对象分离开。举个例子，用户界面可以作为一个观察者，业务数据是被观察者，用户界面观察业务数据的变化，发现数据变化后，就显示在界面上。面向对象设计的一个原则是：系统中的每个类将重点放在某一个功能上，而不是其他方面。一个对象只做一件事情，并且将他做好。观察者模式在模块之间划定了清晰的界限，提高了应用程序的可维护性和重用性。
观察者设计模式定义了对象间的一种一对多的组合关系，以便一个对象的状态发生变化时，所有依赖于它的对象都得到通知并自动刷新。
 

实现方式

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观察者模式有很多实现方式，从根本上说，该模式必须包含两个角色：观察者和被观察对象。在刚才的例子中，业务数据是被观察对象，用户界面是观察者。观察者和被观察者之间存在“观察”的逻辑关联，当被观察者发生改变的时候，观察者就会观察到这样的变化，并且做出相应的响应。如果在用户界面、业务数据之间使用这样的观察过程，可以确保界面和数据之间划清界限，假定应用程序的需求发生变化，需要修改界面的表现，只需要重新构建一个用户界面，业务数据不需要发生变化。
 

“观察”

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实现观察者模式的时候要注意，观察者和被观察对象之间的互动关系不能体现成类之间的直接调用，否则就将使观察者和被观察对象之间紧密的耦合起来，从根本上违反面向对象的设计的原则。无论是观察者“观察”观察对象，还是被观察者将自己的改变“通知”观察者，都不应该直接调用。

过程

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实现观察者模式有很多形式，比较直观的一种是使用一种“注册——通知——撤销注册”的形式。下面的三个图详细的描述了这样一种过程：
 

观察者

（Observer）将自己注册到被观察对象（Subject）中，被观察对象将观察者存放在一个容器（Container）里。
 

被观察

被观察对象发生了某种变化（如图中的SomeChange），从容器中得到所有注册过的观察者，将变化通知观察者。
 

撤销观察

观察者告诉被观察者要撤销观察，被观察者从容器中将观察者去除。
观察者将自己注册到被观察者的容器中时，被观察者不应该过问观察者的具体类型，而是应该使用观察者的接口。这样的优点是：假定程序中还有别的观察者，那么只要这个观察者也是相同的接口实现即可。一个被观察者可以对应多个观察者，当被观察者发生变化的时候，他可以将消息一一通知给所有的观察者。基于接口，而不是具体的实现——这一点为程序提供了更大的灵活性。
 

例子

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Java代码Demo

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//观察者，需要用到观察者模式的类需实现此接口
public interface Observer{
    void update(Object...objs);
}
 
//被观察者（一个抽象类，方便扩展）
public abstract class Observable{
 
    public final ArrayList<Class<?>> obserList = new ArrayList<Class<?>>();
 
    /**AttachObserver（通过实例注册观察者）
    *<b>Notice:</b>obcan'tbenull,oritwillthrowNullPointerException
    **/
    public<T> void registerObserver(T ob){
        if(ob==null) throw new NullPointerException();
        this.registerObserver(ob.getClass());
    }
 
    /**
    *AttachObserver（通过Class注册观察者）
    *@paramcls
    */
    public void registerObserver(Class<?> cls){
        if(cls==null) throw new NullPointerException();
        synchronized(obserList){
            if(!obserList.contains(cls)){
                obserList.add(cls);
            }
        }
    }
 
    /**UnattachObserver（注销观察者）
    *<b>Notice:</b>
    *<b>ItreverseswithattachObserver()method</b>
    **/
    public<T>void unRegisterObserver(Tob){
        if(ob==null) throw new NullPointerException();
        this.unRegisterObserver(ob.getClass());
    }
 
    /**UnattachObserver（注销观察者，有时候在未获取到实例使用）
    *<b>Notice:</b>
    *<b>ItreverseswithattachObserver()method</b>
    **/
    public void unRegisterObserver(Class<?>cls){
        if(cls==null) throw new NullPointerException();
        synchronized(obserList){
            Iterator<Class<?>>iterator=obserList.iterator();
            while(iterator.hasNext()){
                if(iterator.next().getName().equals(cls.getName())){
                    iterator.remove();
                    break;
                }
            }
        }
    }
 
    /**detachallobservers*/
    public void unRegisterAll(){
        synchronized(obserList){
            obserList.clear();
        }
    }
 
    /**Ruturnthesizeofobservers*/
    public int countObservers(){
        synchronized(obserList){
            returnobserList.size();
        }
    }
 
    /**
    *notify all observer（通知所有观察者，在子类中实现）
    *@paramobjs
    */
    public abstract void notifyObservers(Object... objs);
 
    /**
    *notify one certain observer（通知某一个确定的观察者）
    *@paramcls
    *@paramobjs
    */
    public abstract void notifyObserver(Class<?> cls, Object... objs);
 
    /**
    *notifyonecertainobserver
    *@paramcls
    *@paramobjs
    */
    public abstract<T> void notifyObserver(T t, Object... objs);
}
 
//目标被观察者
public class ConcreteObservable extends Observable{
 
    private static ConcreteObservableinstance = null;
    private ConcreteObservable(){};
    public static synchronized ConcreteObservablegetInstance(){
        if(instance == null){
            instance=newConcreteObservable();
        }
        returninstance;
    }
 
    @Override
    public <T> void notifyObserver(T t, Object... objs){
        if(t == null) throw new NullPointerException();
        this.notifyObserver(t.getClass(), objs);
    }
 
    @Override
    public void notifyObservers(Object... objs){
        for(Class<?>cls : obserList){
            this.notifyObserver(cls, objs);
        }
    }
 
 
    //通过java反射机制实现调用
    @Override
    public void notifyObserver(Class<?>cls, Object...objs){
        if(cls == null) throw new NullPointerException();
        Method[] methods = cls.getDeclaredMethods();
        for(Method method : methods){
            if(method.getName().equals("update")){
                try{
                    method.invoke(cls,objs);
                    break;
                }catch(IllegalArgumentException e){
                    e.printStackTrace();
                }catch(IllegalAccessException e){
                    e.printStackTrace();
                }catch(InvocationTargetException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}
 
//使用(实现Observer接口）
public class Text extends Activity implements Observer{
    publicvoidonCreate(...){
        ConcreteObservable.getInstance().registerObserver(Text.class);
        ....
    }
 
    //实现接口处理
    publicvoidupdate(Object...objs){
        //做操作，比如更新数据，更新UI等
    }
}
 

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<?php
class car implements SplSubject
{
    //车的类型
    private $carName;
    //车的状态，0为关闭，1这启动车子
    private $carState = 0;
    //初始化车的速度表值
    private $carSpeed = 0;
    //各项车的性能观察对象
    private $Observers;
    public function __construct($Name)
    {
        $this->carName   = $Name;
        $this->Observers = new SplObjectStorage;
    }
    //启动
    public function start()
    {
        $this->carState = 1;
        $this->notify();
    }
    //停车
    public function stop()
    {
        $this->carState = 0;
        $this->carSpeed = 0;
        $this->notify();
    }
    //加速
    public function accelerate($Acceleration)
    {
        if (0 === $this->carState) {
            throw new Exception('先踩油门，不然车怎走啊!!!');
        }
        if (!is_int($Acceleration) || $Acceleration < 0) {
            throw new Exception('加速值错了啊');
        }
        $this->carSpeed += $Acceleration;
        $this->notify();
    }
    //增加监测对象
    public function attach(SplObserver $observer)
    {
        if (!$this->Observers->contains($observer)) {
            $this->Observers->attach($observer);
        }
        return true;
    }
    //删除监测对象
    public function detach(SplObserver $observer)
    {
        if (!$this->Observers->contains($observer)) {
            return false;
        }
        $this->Observers->detach($observer);
        return true;
    }
    //传送对象
    public function notify()
    {
        foreach ($this->Observers as $observer) {
            $observer->update($this);
        }
    }
    public function __get($Prop)
    {
        switch ($Prop) {
            case 'STATE':
                return $this->carState;
                break;
            case 'SPEED':
                return $this->carSpeed;
                break;
            case 'NAME':
                return $this->carName;
                break;
            default:
                throw new Exception($Prop . 'cannotberead');
        }
    }
    public function __set($Prop, $Val)
    {
        throw new Exception($Prop . 'cannotbeset');
    }
}
 
class carStateObserver implements SplObserver
{
    private $SubjectState;
    public function update(SplSubject $subject)
    {
        switch ($subject->STATE) {
            case 0:
                if (is_null($this->SubjectState)) {
                    echo $subject->NAME . '没有启动呢' . " ";
                } else {
                    echo $subject->NAME . '熄火了' . " ";
                }
                $this->SubjectState = 0;
                break;
            case 1:
                if (1 !== $this->SubjectState) {
                    echo $subject->NAME . '启动了' . " ";
                    $this->SubjectState = 1;
                }
                break;
            default:
                throw new Exception('UnexpectederrorincarStateObserver::update()');
        }
    }
}
 
class carSpeedObserver implements SplObserver
{
    public function update(SplSubject $subject)
    {
        if (0 !== $subject->STATE) {
            echo $subject->NAME . '目前速度为' . $subject->SPEED . 'Kmh' . " ";
        }
    }
}
 
class carOverspeedObserver implements SplObserver
{
    public function update(SplSubject $subject)
    {
        if ($subject->SPEED > 130) {
            throw new Exception('加速限制在130以内,你违规了!' . " ");
        }
    }
}
try {
    $driver       = new  car('AUDIA4');
    $driverObserver1  = new carStateObserver;
    $driverObserver2  = new carSpeedObserver;
    $drivesrObserver3 = new carOverspeedObserver;
    $driver->attach($driverObserver1);
    $driver->attach($driverObserver2);
    $driver->attach($drivesrObserver3);
    $driver->start();
    $driver->accelerate(10);
    $driver->accelerate(30);
    $driver->stop();
    $driver->start();
    $driver->accelerate(50);
    $driver->accelerate(70);
    $driver->accelerate(100);
    $driver->accelerate(150);
}
catch (Exception $e) {
    echo $e->getMessage();
}
?>
 

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//filename observer.h
#include <iostream>
#include <set>
#include <string>
using namespace std;
/////////////////////抽象模式定义
class CObservable;
//观察者，纯虚基类
class CObserver
{
public:
    CObserver(){};
    virtual ~CObserver(){};
    //当被观察的目标发生变化时，通知调用该方法
    //来自被观察者pObs, 扩展参数为pArg
    virtual void Update(CObservable* pObs, void* pArg = NULL) = 0;
};
//被观察者，即Subject
class CObservable
{
public:
    CObservable() : m_bChanged(false) {};
    virtual ~CObservable() {};
    void Attach(CObserver* pObs);   //注册观察者
    void Detach(CObserver* pObs);   //注销观察者
    void DetachAll();               //注销所有观察者
    void Notify(void* pArg = NULL); //若状态变化，则遍历观察者，逐个通知更新
    bool HasChanged();              //测试目标状态是否变化
    int GetObserversCount();        //获取观察者数量
protected:
    void SetChanged();              //设置状态变化!!!必须继承CObservable才能设置目标状态
    void ClearChanged();            //初始化目标为未变化状态
private:
    bool m_bChanged;                //状态
    set<CObserver*> m_setObs;       //set保证目标唯一性
};
/////////////////////抽象模式实现
void CObservable::Attach(CObserver* pObs){
    if (!pObs) return;
    m_setObs.insert(pObs);
}
void CObservable::Detach(CObserver* pObs){
    if (!pObs) return;
    m_setObs.erase(pObs);
}
void CObservable::DetachAll(){
    m_setObs.clear();
}
void CObservable::SetChanged(){
    m_bChanged = true;
}
void CObservable::ClearChanged(){
    m_bChanged = false;
}
bool CObservable::HasChanged(){
    return m_bChanged;
}
int CObservable::GetObserversCount(){
    return m_setObs.size();
}
void CObservable::Notify(void* pArg /* = NULL */){
    if (!HasChanged()) return;
    cout << "notify observers…" << endl;
    ClearChanged();
    set<CObserver*>::iterator itr = m_setObs.begin();
    for (; itr != m_setObs.end(); itr++){
        (*itr)->Update(this, pArg);
    }
}
/////////////////////具体应用类定义和实现
//bloger是发布者，即被观察者(subject)
class CBloger : public CObservable
{
public:
    void Publish(const string &strContent){
        cout << "bloger publish, content: " << strContent << endl;
        SetChanged();
        Notify(const_cast<char*>(strContent.c_str()));
    }
};
//portal是发布者，即被观察者(subject)
class CPortal : public CObservable
{
public:
    void Publish(const string &strContent){
        cout << "portal publish, content: " << strContent << endl;
        SetChanged();
        Notify(const_cast<char*>(strContent.c_str()));
    }
};
//RSS阅读器，观察者
class CRSSReader : public CObserver
{
public:
    CRSSReader(const string &strName) : m_strName(strName){}
    virtual void Update(CObservable* pObs, void* pArg = NULL){
        char* pContent = static_cast<char*>(pArg);
        //观察多个目标
        if (dynamic_cast<CBloger*>(pObs)){
            cout << m_strName << " updated from bloger, content: " << pContent << endl;
        }else if (dynamic_cast<CPortal*>(pObs)){
            cout << m_strName << " updated from portal, content: " << pContent << endl;
        }
    }
private:
    string m_strName;
};
//Mail阅读器，观察者
class CMailReader : public CObserver
{
public:
    CMailReader(const string &strName) : m_strName(strName){}
    virtual void Update(CObservable* pObs, void* pArg = NULL){
            char* pContent = static_cast<char*>(pArg);
            if (dynamic_cast<CBloger*>(pObs)){
                cout << m_strName << " updated from bloger, content: " << pContent << endl;
            }
            if (dynamic_cast<CPortal*>(pObs)){
                cout << m_strName << " updated from portal, content: " << pContent << endl;
            }
        }
private:
    string m_strName;
};
#include "observer.h"
int main()
{
                                  //目标(被观察者)
    CBloger* pBloger = new CBloger();
    CPortal* pPortal = new CPortal();
                                  //观察者. 一个观察者可以观察多个目标
    CRSSReader* pRssReader = new CRSSReader("rss reader");
    CMailReader* pMailReader = new CMailReader("mail reader");
    pBloger->Attach(pRssReader);  //bloger注册观察者
    pBloger->Attach(pMailReader); //bloger注册观察者
    pPortal->Attach(pRssReader);  //portal注册观察者
    pPortal->Attach(pMailReader); //portal注册观察者
                                  //博客发布信息
    pBloger->Publish("博客分享设计模式");
    cout << endl;
                                  //门户发布信息
    pPortal->Publish("门户分享设计模式");
    cout << " portal detached mail reader" << endl;
     
    pPortal->Detach(pMailReader);
     
    cout << "portal observers count: " << pPortal->GetObserversCount() << endl << endl;
    pPortal->Publish("门户分享设计模式");
     
    system("pause");
    return 0;
}
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