05月
05

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定义

定义对象之间的一种一对多依赖关系,使得每当一个对象状态发生改变时,其相关依赖对象都得到通知并被自动更新。

观察者模式是使用频率较高的设计模式之一,用于建立一种对象与对象之间的依赖关系，一个对象发生改变时将自动通知其他对象,其他对象将相应做出反应。在观察者模式中,发生改变的对象称为观察目标,被通知的对象称为观察者,一个观察目标可以对应多个观察者,而且这些观察者之间可以没有任何相互联系,用户可以根据需要增加和删除观察者,使得系统更易于扩展。

举例

交通信号灯与汽车关系，信号灯就是观察目标，汽车就是观察者，当信号灯变化时，汽车也跟着变化

结构

观察者模式结构图.png

实现

//Subject类，可翻译为主题或抽象通知者，一般用一个抽象类或者一个接口实现。
//它把所有对观察者对象的引用保存在一个聚集里，每个主题都可以有任何数量的观察者。
//抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象。
abstract class Subject
{
    private IList<Observer> observers = new List<Observer>();

    //增加观察者
    public void Attach(Observer observer)
    {
        observers.Add(observer);
    }

    //移除观察者
    public void Detach(Observer observer)
    {
        observers.Remove(observer);
    }

    //通知
    public void Notify()
    {
        foreach(Observer o in observers)
        {
            o.Update();
        }
    }
}

//Observer类，抽象观察者，为所有的具体观察者定义一个接口，在得到主题的通知时更新自己。
//这个接口叫做更新接口。抽象观察者一般用一个抽象类或者一个接口实现。
//更新接口通常包含一个Update()方法，这个方法叫做更新方法。
abstract class Observer
{
    public abstract void Update();
}

//ConcreteSubject类，叫做具体主题或具体通知者，将有关状态存入具体现察者对象;
//在具体主题的内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色通常用一个具体子类实现。
class ConcreteSubject : Subject
{
    private string subjectState;
    
    //观察者状态
    public string SubjectState
    {
        get { return subjectState; }
        set { subjectState = value; }
    }
}

//ConcreteObserver类，具体观察者，实现抽象观察者角色所要求的更新接口，以便使本身的状态与主题的状态相协调。
//具体观察者角色可以保存一个指向具体主题对象的引用。具体观察者角色通常用一个具体子类实现。
class ConcreteObserver : Observer
{
    private string name;
    private string observerState;
    private ConcreteSubject subject;

    public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, string name)
    {
        this.subject = subject;
        this.name = name;
    }

    public override void Update()
    {
        observerState = subject.SubjectState;
        Console.WriteLine("观察者{0}的新状态是{1}", name, observerState
            );
    }

    public ConcreteSubject Subject
    {
        get { return subject; }
        set { subject = value; }
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ConcreteSubject s = new ConcreteSubject();

        s.Attach(new ConcreteObserver(s, "X"));
        s.Attach(new ConcreteObserver(s, "Y"));
        s.Attach(new ConcreteObserver(s, "Z"));

        s.SubjectState = "ABC";
        s.Notify();
    }
}

优点

  • (1)观察者模式可以实现表示层和数据逻辑层的分离,定义了稳定的消息更新传递机制,并抽象了更新接口,使得可以有各种各样不同的表示层充当具体观察者角色。
  • (2)在观察目标和观察者之间建立一个抽象的耦合,观察目标只需要维持一个抽象观察者的集合,无须了解其具体观察者。由于观察目标和观察者没有紧密地耦合在一起,因此它们可以属于不同的抽象化层次。
  • (3)观察者模式支持广播通信,观察目标会向所有已注册的观察者对象发送通知,简化了一对多系统设计的难度。
  • (4)观察者模式符合开闭原则,增加新的具体观察者无须修改原有系统代码,在具体观察者与观察目标之间不存在关联关系的情况下增加新的观察目标也很方便。

缺点

  • (1)如果一个观察目标对象有很多直接和间接观察者,将所有的观察者都通知到会花费很多时间。
  • (2)如果在观察者和观察目标之间存在循环依赖,观察目标会触发它们进行循环调用，可能导致系统崩溃。
  • (3)观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的，而只是知道观察目标发生了变化。

适用环境

  • (1)一个抽象模型有两个方面,其中一个方面依赖于另一个方面,将这两个方面封装在独立的对象中使它们可以各自独立地改变和复用。
  • (2)一个对象的改变将导致一个或多个其他对象发生改变,且并不知道具体有多少对象将发生改变,也不知道这些对象是谁。
  • (3)需要在系统中创建一个触发链,A对象的行为将影响B对象,B对象的行为将影响C对象...,可以使用观察者模式创建一种链式触发机制。
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