設計模式之觀察者模式

觀察者模式又稱發布-訂閱（Publish/Subscribe）模式，定義了一種一對多的依賴關系，讓多個觀察者對象同時監聽某一個主題對象。這個主題對象在狀態發生變化時，會通知所有觀察者對象，使他們能夠自動更新自己。將一個系統分割成一系列相互協作的類有一個很不好的副作用，那就是需要維護相關對象間的一致性。我們不希望為了維持一致性而使各類緊密耦合，這樣會給維護、擴展和復用都帶來不便。觀察者模式所做的工作其實就是在解除耦合，讓耦合的雙方都依賴於抽象，而不是依賴於具體。

觀察者模式是實際中應用比較廣泛的模式，其應用場景比如，一台生產大米的工廠，和n個銷售大米的商家，n個商家首先在這個工廠注冊一下自身的聯系方式，當工廠生產出一定量的大米後，再依照聯系方式通知這n個商家來取貨。這個例子當中用到了觀察者模式中的注冊（Attach）和通知（Notify），即當通知者的狀態改變時，依次通知各個觀察者。

Subject是抽象通知者，Observer是抽象觀察者。如果要創建的派生類是風馬牛不相及的對象，可以考慮使用接口實現若干個相同的方法。　　

　　Java代碼如下：

abstract class Subject {
    private ArrayList<Observer> observersList = new ArrayList<Observer>();
   
    // add observers
    public void Attach(Observer ob) {
        observersList.add(ob);
    }
   
    // remove observers
    public void Detach(Observer ob) {
        observersList.remove(ob);
    }
   
    public void Notify()
    {
        for (Observer ob : observersList) {
            ob.Update();
        }
    }
}

abstract class Observer {
    public abstract void Update();
}

public class ConcreteObserver extends Observer {
    private String name;
    private String observerStatus;
    private ConcreteSubject subject;
   
    public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, String name)
    {
        this.subject = subject;
        this.name = name;
    }
   
    public void Update()
    {
        observerStatus = subject.getSubjectStatus();
    }   
}

public class ConcreteSubject extends Subject {
    private String subjectStatus;

    public String getSubjectStatus() {
        return subjectStatus;
    }

    public void setSubjectStatus(String subjectStatus) {
        this.subjectStatus = subjectStatus;
    }

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        ConcreteSubject s = new ConcreteSubject();

        s.Attach(new ConcreteObserver(s, "X"));
        s.Attach(new ConcreteObserver(s, "Y"));
        s.Attach(new ConcreteObserver(s, "Z"));
       
        s.setSubjectStatus("Ready");
        s.Notify();
    }
}

上述代碼中，有抽象觀察者和抽象通知者。當Subject的狀態改變之後，調用函數即可通知在其內部注冊過的觀察者。這種設計的思想在平時生活中也是比較常見的，就比如開頭提到的生產大米的廠家和銷售大米的商家。再來一個應用場景，比如書店中某一本書缺貨了，顧客還是想買的話，可以進行登記，等到貨後，書店老板會打電話依次通知想買書的顧客。這種注冊的機制在其他的編程技巧中也是有很多體現的。比如程序向底層庫注冊多個回調函數，當條件滿足時，底層庫就會通知（或者說調用）最上層提供的回調函數。

上述代碼是Java寫的，C++的話也是類似，主要是Subject保存Observer的指針。但是C++要考慮釋放內存的問題，注意當Observer本身要被銷毀時，必須要調用Subject的Detach函數，否則Update時可能會出現使用野指針造成crash的問題。可以考慮使用Subject管理Observer的生命周期。