C#设计模式笔记之观察者模式（Observer Pattern）

1. 概述

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，其相关依赖对象皆得到通知并被自动更新。观察者模式的别名包括发布-订阅（Publish/Subscribe）模式、模型-视图（Model/View）模式、源-监听器（Source/Listener）模式或从属者（Dependents）模式。观察者模式是一种对象行为型模式。
2. 模式中的角色

2.1 Subject（抽象目标）：目标又称为主题，它是指被观察的对象。在目标中定义了一个观察者集合，一个观察目标可以接受任意数量的观察者来观察，它提供一系列方法来增加和删除观察者对象，同时它定义了通知方法notify()。目标类可以是接口，也可以是抽象类或具体类。

2.2 ConcreteSubject（具体目标）：具体目标是目标类的子类，通常它包含有经常发生改变的数据，当它的状态发生改变时，向它的各个观察者发出通知；同时它还实现了在目标类中定义的抽象业务逻辑方法（如果有的话）。如果无须扩展目标类，则具体目标类可以省略。

2.3 Observer（抽象观察者）：观察者将对观察目标的改变做出反应，观察者一般定义为接口，该接口声明了更新数据的方法update()，因此又称为抽象观察者。

2.4 ConcreteObserver（具体观察者）：在具体观察者中维护一个指向具体目标对象的引用，它存储具体观察者的有关状态，这些状态需要和具体目标的状态保持一致；它实现了在抽象观察者Observer中定义的update()方法。通常在实现时，可以调用具体目标类的attach()方法将自己添加到目标类的集合中或通过detach()方法将自己从目标类的集合中删除。

3. 模式解读

3.1 模式的类图

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3.2 代码实现

using System;
using System.Collections.Generic;

namespace ConsoleApp2
{
    class Class16
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            //定义观察目标对象
            Team acc = new ConcreteTeam("金庸群侠");

            //定义四个观察者对象
            IObserver player1, player2, player3, player4;

            player1 = new Player("杨过");
            acc.Register(player1);

            player2 = new Player("令狐冲");
            acc.Register(player2);

            player3 = new Player("张无忌");
            acc.Register(player3);

            player4 = new Player("段誉");
            acc.Register(player4);

            //某成员遭受攻击
            player1.BeAttacked(acc);

            Console.ReadLine();
        }
    }

    // 抽象观察类
    public interface IObserver
    {
        string GetName();
        void Help(); //声明支援盟友方法
        void BeAttacked(Team acc); //声明遭受攻击方法
    }

    // 战队成员类：具体观察者类
    public class Player : IObserver
    {
        private string name;

        public Player(string name)
        {
            this.name = name;
        }

        public string GetName()
        {
            return name;
        }

        // 支援盟友方法的实现
        public void Help()
        {
            Console.WriteLine("坚持住，" + name + "马上来救你！");
        }

        // 遭受攻击方法的实现，当遭受攻击时将调用战队类的通知方法NotifyObserver()来通知盟友
        public void BeAttacked(Team acc)
        {
            Console.WriteLine(name + "被攻击！");
            acc.NotifyObserver(name);
        }
    }

    // 战队：抽象目标类
    public abstract class Team
    {
        protected string teamName; //战队名称
        protected List players = new List(); //定义一个集合用于存储战队成员

        public void SetTeamName(string teamName)
        {
            this.teamName = teamName;
        }

        public string GetTeamName()
        {
            return teamName;
        }

        // 注册方法
        public void Register(IObserver obs)
        {
            Console.WriteLine(obs.GetName() + "加入" + teamName + "战队！");
            players.Add(obs);
        }

        // 注销方法
        public void Remove(IObserver obs)
        {
            Console.WriteLine(obs.GetName() + "退出" + teamName + "战队！");
            players.Remove(obs);
        }

        // 声明抽象通知方法
        public abstract void NotifyObserver(string name);
    }

    // 具体战队类：具体目标类
    public class ConcreteTeam : Team
    {
        public ConcreteTeam(string teamName)
        {
            Console.WriteLine(teamName + "战队组建成功！");
            Console.WriteLine("----------------------------");
            this.teamName = teamName;
        }

        // 实现通知方法
        public override void NotifyObserver(string name)
        {
            Console.WriteLine(teamName + "战队紧急通知，盟友" + name + "遭受敌人攻击！");
            // 遍历观察者集合，调用每一个盟友（自己除外）的支援方法
            foreach (var obs in players)
            {
                if (!(obs.GetName().Equals(name, StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase)))
                {
                    obs.Help();
                }
            }
        }
    }
}

4、模式的优缺点

4.1 优点：

• 观察者模式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。。
• 观察者模式支持“广播通信”。主题会向所有的观察者发出通知。
• 观察者模式符合“开闭原则”的要求，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。

4.2 缺点：

• 如果一个被观察者对象有很多的直接和间接的观察者的话，将所有的观察者都通知到会花费很多时间。
• 如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。
• 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，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。

5、模式适用场景

• 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。将这些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。
• 一个对象的改变将导致其他一个或多个对象也发生改变，而不知道具体有多少对象将发生改变，可以降低对象之间的耦合度。
• 一个对象必须通知其他对象，而并不知道这些对象是谁。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。