第5节 观察者模式
一、模式动机
- 在软件构建中，我们需要为某些对象构建一种"通知依赖"关系，一个对象(目标对象)状态改变时，所有依赖对象(观察者)都将得到通知;
- 使用OOP(面向对象编程)技术，可以将这种依赖关系弱化，并形成一种稳定的依赖关系，从而实现软件体系接口的松耦合;
二、程序示例
2.1 使用设计模式前
这里，我们设计一个文件分割的例子，虽然现在用的不多，因为现在的存储介质容量都相对很大，但是作为一个例子来说明设计模式的解耦思维.
#include
using namespace std;
// 声明一个文二建分割器Class
class FileSplitter
{
public:
// 使用初始化列表初始化私有成员变量
FileSplitter(const std::string& filePath,int fileNumber):m_filePath(filePath),m_fileNumber(fileNumber){}
public:
void split()
{
// 1. 读取大文件
// 2. 分批次从向小文件中写入
for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++)
{
// ... 文件写入工作
}
}
private:
std::string m_filePath;
int m_fileNumber;
};
// 声明一个窗体类，继承自窗体基类，类似Qt或MFC,其中Form类是伪代码假设
class Form{};
class TextBox{};
class MainForm:public Form
{
public:
void Button_Click() // 一个点击事件方法
{
std::string filePath = txtFilePath->getText();
int num = atoi(txtFileNumber->getText.c_str()); // 文本转化为整型
FileSplitter splitter(filePath,num);
splitter.split();
}
private:
TextBox* txtFilePath;
TextBox* txtFileNumber;
};
int main(){
MainForm main_window; // 然后做点击操作
rentrun 0;
}
到此，一个简单的文件分割窗口程序伪代码就写好了。如果现在用户提出一个需求：如果文件过大，文件分割可能持续较长时间，能否设置一个进度条，实时查看文件分割的进度？可能实现的解决方案：
- 在MainForm里添加一个进度条，如ProgressBar* m_progressBar;
- 然后在在split()方法for循环内添加：
if(m_progessBar!=nullptr)
m_progessBar->setValue((i+1)/(double)m_fileNumber*100);
2.2 问题思考
如果将来某天，用户提出需求，不在使用进度条了，要使用文本框或者控制台的方式怎么办？按照当前的设计方式，我们一定在代码迭代时需要同时修改MainForm和FileSplitter中的代码，这就不是运行时依赖了，而是典型的编译时依赖，这就不是一种稳定的代码设计方式.
从代码设计原则上看，上述代码违背了OOP八大设计原则的第一条：依赖倒置原则(DIP),即:
- 高层模块(稳定)不应该依赖于底层(变化)，二者都应该依赖于抽象;
- 抽象不应该依赖细节实现变化，实现细节应该依赖于抽象;
总的来说，上述实现方式是编译时依赖而不是运行时依赖的，最完美的程序设计需要运行时依赖. 我们不能保证以后的进度通知时通过哪种具体的方式，甚至通知的数量，因此我们要在高层和底层之间增加一层抽象.
2.3 使用设计模式后
思路：其中ProgressBar体现了一种消息的通知，而不是具体的展现方式.
#include
using namespace std;
// 使用OOP多态，在高层和底层之间增加一层抽象
class IProgress {
public:
virtual void DoProgress(float value) = 0; // 从一个具体的控件，到一个消息通知的抽象
virtual ~IProgress(){}
};
class FileSplitter:public IProgress // 底层细节继承中间抽象层
{
public:
virtual ~FileSplitter() {}
// 使用初始化列表初始化私有成员变量
FileSplitter(const std::string& filePath,int fileNumber):m_filePath(filePath),m_fileNumber(fileNumber){}
public:
void split()
{
// 1. 读取大文件
// 2. 分批次从向小文件中写入
for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++)
{
// ... 文件写入工作
if(m_progessBar!=nullptr)
this->DoProgress((i+1)/(double)m_fileNumber*100);
}
}
void DoProgress(float value){ /* 消息通知的代码 */} // 实现进度消息的通知
// 使用容器添加多个观察者对象
void addIProgress(IProgress* iprogress)
{
m_iprogressList.push_back(iprogress);
}
void removeIProgress(IProgress* iprogress)
{
m_iprogressList.remove(iprogress);
}
protected: // 使用容器管理多个容器
virtual void onProgress(float value)
{
for (auto iter = m_iprogressList.begin; iter != m_iprogressList.end; iter++)
iter->DoProgress(value);
}
private:
std::string m_filePath;
int m_fileNumber;
IProgress* m_iprogress; // 使用抽象
std::list<IProgress*> m_iprogressList; // 使用容器改良，可以同时通知多个观察者
};
// 界面窗体
class MainForm:public IProgress // 使用抽象后
{
public:
void Button_Click() // 一个点击事件方法
{
std::string filePath = txtFilePath->getText();
int num = atoi(txtFileNumber->getText.c_str()); // 文本转化为整型
FileSplitter splitter(filePath,num);
splitter.split();
}
public:
// Override 通过继承的方式实现虚方法
virtual void DoProgress(float value){
// 实现具体消息通知的代码
}
private:
TextBox* txtFilePath;
TextBox* txtFileNumber;
};
### 2.4 结果分析
看起来观察者模式与策略模式有点相似，但在死路上有本质的区别。策略模式强调扩展性，而观察者模式强调依赖倒置.
## 三、要点总结
1. 使用OOP的抽象，观察者模式使得我们可以独立地改变目标和观察者，从而使两者之间的依赖关系达到松耦合;
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. 观察者模式基于事件的UI框架中非常常用的设计模式，一个MVC模式的一个重要组成部分;
5. 非UI框架时，在回调函数中也使用非常多.