读《Design-Patterns-by-Tutorials》笔记—

观察者模式让一个对象观察另一个对象的改变。在本章节，你将学习两种实现观察者模式的方法：

使用 KVO
使用一个Observable包装。

UML 图如下：

读《Design-Patterns-by-Tutorials》笔记——Observer Pattern_第1张图片

观察者模式

这个模式包含两个主要对象：

Subject是被观察对象。
Observer是观察对象。

不幸的是，Swift 4现在没有语言层面的 KVO 支持。我们需要继承Foundation的NSObject,NSObject使用Objective-Cruntime来实现 KVO。如果你不想或者不能继承NSObject,你可以自己封装一个Observable类来代替。
在本章，你将会使用 KVO 和Observable包装器来实现观察者模式。

When should you use it?

当你想要在另一个对象改变时收到改变消息时需要使用观察者模式。
这个模式经常在 MVC 中使用，view controller 是观察者，model 作为被观察者。这样 model 可以在改变时可以将改变传递回 view controller 而不需要知道 view controller 的类型。因此，不同的 view controller 可以观察共享 model 类型的变化。

Playground example

观察者模式是一种表现类型模式，这是因为观察者模式是关于一个对象观察另一个对象。
下面我们先用 KVO 来实现观察者模式，先添加一个KVOUser类：

import Foundation
// MARK: - KVO
// 1
@objcMembers public class KVOUser: NSObject {
    // 2
    dynamic var name: String
    // 3
    public init(name: String) {
        self.name = name
    }
}

这段代码做了一下三件事情：

KVOUser是一个NSObject子类，我们将要观察KVOUser。@objcMembers的作用和往没个属性前面加@objc的作用一样。在 Swift 4中，NSObject子类的属性没有自动暴露给Objective-Cruntime。因为NSObject使用runtime 来实现 KVO。所以必须添加@objcMembers来让 KVO 工作。
dynamic的意思是这个属性使用Objective-C动态派发系统去调用setter和getter方法。这是为了让 KVO 工作，因为 KVO 交换了这个属性的 setter 方法来插入一些必要的逻辑。
一个简单的构造器，设置了 name 的值。

接下来，添加以下代码：

// 1
print("---KVO Example---")
// 2
let kvoUser = KVOUser(name: "Ray")
// 3
var kvoObserver: NSKeyValueObservation? = kvoUser.observe(\.name, options: [.initial, .new]) { (user, change) in
    print("User's name is \(user.name)")
}

这段代码做了一下三件事情：

在控制台打印”— KVO Example”
创建了一个 KVOUser 实例。
声明了一个NSKeyValueObservation?实例，命名为kvoObserver。这就是观察者对象。我们可以通过调用kvoUser.observe方法获得它。

这个方法自动返回一个非可选NSKeyValueObservation类型.然而，我们明确声明这个类型为可选是为了在后面可以设置这个变量为nil。
这个方法的第一个参数keyPath是观察的属性。我们可以通过使用\.name的简写形式来表达。根据上下文，Swift 会将其扩展为\KVOUser.name的完全 key path，来唯一标识KVOUser的 name。options是一个NSKeyValueObservingOptions的组合，这里我们具体说明我们想要收到initial和new的值。
最后一个参数是一个闭包，提供了user和change对象。user是改变后的 user。如果.new动作触发了闭包，change可能包含一个oldValue。这里，我们打印了当前user的name。
运行上面的代码可以看到在控制台打印了两行：

---KVO Example---
User's name is Ray

闭包在我们初始化 observer 时被调用了，因为我们指定了.initial。这意味着当初始化时发送观察结果。
接下来我们添加下面的代码来触发.newKVO 动作：

kvoUser.name = "zdp"

我们可以看到下面的打印：

User's name is zdp

最后我们添加下面的代码：

kvoObserver = nil
kvoUser.name = "Ray has left buliding"

这里我们设置kvoObserver为 nil,我们可以观察到在设置kvoObserver为nil后，控制台不再打印信息。
Swift 4 KVO 的一个非常棒的特性就是我们不用明确 remove KVO 的 observer 或者闭包。代替的，observer 是一个 weak 引用，并且他们相关的闭包在 observer 变为 nil 时将自动移除。在Swift 以前版本和Objective-C中，你不得不明确调用removeObserver(_:forKeyPath:),否则，在我们视图访问一个deallocated的 observer 时，app 将会 crash。
Swift 4 KVO 自动移除 observers 非常棒，但是这并不能弥补 KVO 最大的缺点，因为我们在使用 KVO 时必须继承NSObject并且使用Objective-C的 runtime。
如果你不想这样做，你可以创建一个自己的Observable包装来打破这种限制。
接下来，我们创建一个自己的Observable。

// 1
public class Observable {
    
    // MARK: - CallBack

    // 2
    fileprivate class Callback {
        fileprivate weak var observer: AnyObject?
        fileprivate let options: [ObservableOptions]
        fileprivate let closure: (Type, ObservableOptions) -> Void
        
        fileprivate init(observer: AnyObject,
                         options: [ObservableOptions],
                         closure: @escaping (Type, ObservableOptions) -> Void) {
            self.observer = observer
            self.options = options
            self.closure = closure
        }
    }
}
// MARK: - ObservableOptions

// 3
public struct ObservableOptions: OptionSet {
    public static let initial = ObservableOptions(rawValue: 1 << 0)
    public static let old = ObservableOptions(rawValue: 1 << 1)
    public static let new = ObservableOptions(rawValue: 1 << 2)
    
    
    public var rawValue: Int
    
    public init(rawValue: Int) {
        self.rawValue = rawValue
    }
}

上面代码做了3件事：

声明了一个Observable的泛型类。
声明了一个内置的，fileprivate的类，叫做Callback。我们使用他来关联 observer,options和closure。注意，observer是一个 weak属性，所以需要是一个类。因此我们用AnyObject类型来表示它。最后，你将看到如何在 observer 变为 nil后去自动移除观察observer。
接下来，我们声明了一个ObservableOptions,它和 KVO 的NSKeyValueObservingOptions非常相似。因为 Swift 现在不允许内置 OptionsSets。所以，我们在Observable的外面声明它。

接下来，我们继续给Observable添加代码：

// MARK: - Properties
public var value: Type
// MARK: - Object Lifecycle
public init(_ value: Type) {
    self.value = value
}

我们声明了一个 value 属性和初始化方法。接下来，我们添加操作 observers 的方法：

    // MARK: - Managing Observers
    
    private var callbacks: [Callback] = []
    
    public func addObserver(
        _ observer: AnyObject,
        removeIfExists: Bool = true,
        options: [ObservableOptions] = [.new],
        closure: @escaping (Type, ObservableOptions) -> Void) {
        if removeIfExists {
            removeObserver(observer)
        }
        let callback = Callback(observer: observer,
                                options: options,
                                closure: closure)
        callbacks.append(callback)
        
        if options.contains(.initial) {
            closure(value, .initial)
        }
    }
    
    public func removeObserver(_ observer: AnyObject) {
        callbacks = callbacks.filter {
            $0.observer !== observer
        }
    }

    private func removeNilObserverCallbacks() {
        callbacks = callbacks.filter {
            $0.observer != nil
        }
    }
    private func notifyCallbacks(value: Type,
                                 option: ObservableOptions) {
        let callbacksToNotify = callbacks.filter {
            $0.options.contains(option)
        }
        callbacksToNotify.forEach {
            $0.closure(value, option)
        }
    }

我们需要在改变属性时通知 observer，所以我们需要在 value改变时去做一些事情：

    public var value: Type {
        didSet {
            removeNilObserverCallbacks()
            notifyCallbacks(value: oldValue, option: .old)
            notifyCallbacks(value: value, option: .new)
        }
    }

这里，我们在value的didSet方法中，添加了一些代码。到这里，我们的Observable已经封装完了，整体代码如下：


import Foundation
// 1
public class Observable {
    
    // MARK: - CallBack
    fileprivate class Callback {
        fileprivate weak var observer: AnyObject?
        fileprivate let options: [ObservableOptions]
        fileprivate let closure: (Type, ObservableOptions) -> Void
        
        fileprivate init(observer: AnyObject,
                         options: [ObservableOptions],
                         closure: @escaping (Type, ObservableOptions) -> Void) {
            self.observer = observer
            self.options = options
            self.closure = closure
        }
    }
    
    // MARK: - Properties
    public var value: Type {
        didSet {
            removeNilObserverCallbacks()
            notifyCallbacks(value: oldValue, option: .old)
            notifyCallbacks(value: value, option: .new)
        }
    }
    
    // MARK: - Object Lifecycle
    public init(_ value: Type) {
        self.value = value
    }
    
    // MARK: - Managing Observers
    
    private var callbacks: [Callback] = []
    
    public func addObserver(
        _ observer: AnyObject,
        removeIfExists: Bool = true,
        options: [ObservableOptions] = [.new],
        closure: @escaping (Type, ObservableOptions) -> Void) {
        if removeIfExists {
            removeObserver(observer)
        }
        let callback = Callback(observer: observer,
                                options: options,
                                closure: closure)
        callbacks.append(callback)
        
        if options.contains(.initial) {
            closure(value, .initial)
        }
    }
    
    public func removeObserver(_ observer: AnyObject) {
        callbacks = callbacks.filter {
            $0.observer !== observer
        }
    }
    
    private func removeNilObserverCallbacks() {
        callbacks = callbacks.filter {
            $0.observer != nil
        }
    }
    private func notifyCallbacks(value: Type,
                                 option: ObservableOptions) {
        let callbacksToNotify = callbacks.filter {
            $0.options.contains(option)
        }
        callbacksToNotify.forEach {
            $0.closure(value, option)
        }
    }
}

// MARK: - ObservableOptions

// 3
public struct ObservableOptions: OptionSet {
    public static let initial = ObservableOptions(rawValue: 1 << 0)
    public static let old = ObservableOptions(rawValue: 1 << 1)
    public static let new = ObservableOptions(rawValue: 1 << 2)
    
    
    public var rawValue: Int
    
    public init(rawValue: Int) {
        self.rawValue = rawValue
    }
}

接下来，我们测试一下：

//MARK: - Observable Example

public class User {
    public let name: Observable
    public init(name: String) {
        self.name = Observable(name)
    }
}
public class Observer { }
print("")
print("--- Observable Example ---")

User是一个Subject,它有一个name属性，我们将观察这个属性。Observer是一个观察者** observer**，这可以是一个NSObject实例或者任意的类。
到这里，控制台只打印了以下内容：


--- Observable Example ---

我们接下来添加以下代码测试：

let user = User(name: "Madeline")

var observer: Observer? = Observer()

user.name.addObserver(observer!,
                      options: [.initial, .new]) {
                        name , change in
                        print("User's name is \(name)")
    
}

运行到这里，可以看到控制台打印内容如下：


--- Observable Example ---
User's name is Madeline

接下来，添加以下代码：

user.name.value = "Amelia"

控制台打印如下：


--- Observable Example ---
User's name is Madeline
User's name is Amelia

接下来测试吧 observer 置为nil,看下会不会自动移除。

observer = nil

user.name.value = "Amelia is outta here!"

控制台内容如下：


--- Observable Example ---
User's name is Madeline
User's name is Amelia

通过内容，我们可以看到，我们把 observer 置为 nil后，再改变 value，我们将观察不到任何信息。

What should you be careful about?

对简单的 models 或者一些从来不会改变的属性使用观察者模式是一种过分的行为，这可能会导致一些不必要的工作。
在我们实施观察者模式之前，我们需要确定我们希望改变什么以及在什么条件下改变。如果我们不能确定对象或者属性发生改变的原因，我们最好不要立马实施 KVO/Observable。
作为一个特殊标识，如果一个属性从来不会改变，就不要去把它做为一个 observable 的属性。

Tutorial project

这里我们会继续给以前的 app 增加功能。我们将使用这个模式在”Seletct Question Group”页面展示用户最新的分数。并且可以保存分数，当我们杀掉 app 后再次进来还会显示分数。在这个例子中，我们将使用Observable来代替 KVO。实现效果如下：

实现效果

Demo

预告

下节我们将学习 Builder Pattern。下节，我们将会使用 Builder Pattern 给 app 增加让用户自己创建问题组的功能。

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When should you use it?

Playground example

What should you be careful about?

Tutorial project

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