C++设计模式<五>：Observe观察者模式

1.动机

在软件构建过程中，我们需要为某些对象建立一种“通知依赖关系”——一个对象(目标对象)的状态发生改变，所有的依赖对象(观察者对象)都将得到通知。如果这样的依赖关系过于紧密，将使软件不能很好滴抵御变化

2.模式定义

定义对象间的一种一对多(变化)的依赖关系，以便当一个对象(object)的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并自动更新。

3.例子

看一个文件分割器的例子(以前磁盘小，经常需要文件分割)

class FileSplitter
{
    string m_filePath; //文件路径
    int m_fileNumber; //文件个数
    ProgressBar* m_progressBar;//需求更改而添加的
public:
    FileSplitter(const string& filePath, int fileNumber) :
        m_filePath(filePath), 
        m_fileNumber(fileNumber),
    {
    }
/* 改动之后，构造函数也得改，这里就不写了 */
    void split(){

        //1.读取大文件

        //2.分批次向小文件中写入
        for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++){
            //...
            float progressValue = m_fileNumber;
            progressValue = (i + 1) / progressValue;
            m_progressBar->setValue(progressValue);
        }

    }
};

class MainForm : public Form //主界面程序
{
    TextBox* txtFilePath; //路径
    TextBox* txtFileNumber; //希望分割的文件个数
    ProgressBar* progressBar; //需要更改而加一个进度条

public:
    void Button1_Click(){

        string filePath = txtFilePath->getText();
        int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());

        //FileSplitter splitter(filePath, number);改动之前
        FileSplitter splitter(filePath, number,progressBar);//改动之后
        splitter.split();
    }
};

分析：
这是程序刚开始的时候，随着需求改变，需要加入进度条，因此自然会这样更改(加一个通知控件，见程序标识)，看下这么更改有什么问题(结合8大原则见C++面向对象原则)，违反了依赖倒置原则(明显FileSplitter依赖于ProgressBar（这个就是个细节，就是说可能有很多不同的进度展示）)。那怎么办？可能根据以前的经验会想到去找ProgressBar的基类，但是如果其基类都没有setValue这个方法呢？这里就得考虑扮演ProgressBar什么角色，是一个通知。因此我们可以抽象的来表示这个通知，而不是具体用一个控件来表示。因此可以这样更改，如下

class IProgress{
public:
    virtual void DoProgress(float value)=0;
    virtual ~IProgress(){}
}; //表达一种抽象的通知机制

class FileSplitter
{
    string m_filePath;
    int m_fileNumber;

    //ProgressBar* m_progressBar;具体通知控件
    IProgress*  m_iprogressList; // 抽象通知机制,这个是设计的最大亮点！！！

public:
    FileSplitter(const string& filePath, int fileNumber, Iprogress* iProgress) :
        m_filePath(filePath), 
        m_fileNumber(fileNumber){

    }

    void split(){

        //1.读取大文件

        //2.分批次向小文件中写入
        for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++){
            //...

            float progressValue = m_fileNumber;
            progressValue = (i + 1) / progressValue;
            onProgress(progressValue);//发送通知
        }

    }
    virtual void onProgress(float value){ 
    if(m_iprogress！＝NULL)
        m_iprogress->doProgress();
};

class MainForm : public Form, public IProgress //不推荐多继承，只有一种推荐：一个是主的继承类，其他都是接口（而这种就是）
{
    TextBox* txtFilePath;
    TextBox* txtFileNumber;
    ProgressBar* progressBar;

public:
    void Button1_Click(){
        string filePath = txtFilePath->getText();
        int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());
        FileSplitter splitter(filePath, number,this);
        splitter.split();
    }

    virtual void DoProgress(float value){
        progressBar->setValue(value);
    }
};

这样更改后，可以看到FileSplitter就没有依赖一个界面类了，可以独立编译等。这样写完后，以后可以把FileSplitter类放到一个windows界面，linux界面，控制台都行。
当然如果要实现多个观察者呢？（上文的例子MainForm就是一个观察则），比如说增加一个控制台进度。
可以这样更改

class MainForm : public Form, public IProgress //不推荐多继承，只有一种推荐：一个是主的继承类，其他都是接口
{
    TextBox* txtFilePath;
    TextBox* txtFileNumber;

    IProgress* m_iprogress;//通知机制

public:
    void Button1_Click(){

        string filePath = txtFilePath->getText();
        int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());

        ConsoleNotifier cn;//添加的
        FileSplitter splitter(filePath, number,&cn);//问题所在，发现只能添加一个观察者
        splitter.split();
    }

    virtual void DoProgress(float value){
        progressBar->setValue(value);
    }
};

class ConsoleNotifier : public IProgress {
public:
    virtual void DoProgress(float value){
        cout << ".";
    }
};

发现问题：只能有一个观察者。为了支持多个观察者，如下

class IProgress{
public:
    virtual void DoProgress(float value)=0;
    virtual ~IProgress(){}
}; //表达一种抽象的通知机制

//FileSplitter改变完后，就没有耦合一个界面类了，可以放到界面，也可以放到控制台中等，这个进度通知是通过IProgress接口来实现的
class FileSplitter
{
    string m_filePath;
    int m_fileNumber;

    List<IProgress*>  m_iprogressList; // 抽象通知机制，支持多个观察者，这个是最大的重点！！！

public:
    FileSplitter(const string& filePath, int fileNumber) : //构造函数也更改
        m_filePath(filePath), 
        m_fileNumber(fileNumber){
    }

    void split(){

        //1.读取大文件

        //2.分批次向小文件中写入
        for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++){
            //...

            float progressValue = m_fileNumber;
            progressValue = (i + 1) / progressValue;
            onProgress(progressValue);//发送通知
        }

    }

    //添加以下几个函数
    void addIProgress(IProgress* iprogress){
        m_iprogressList.push_back(iprogress);
    }

    void removeIProgress(IProgress* iprogress){
        m_iprogressList.remove(iprogress);
    }

protected:
    virtual void onProgress(float value){ //也有做成虚方法的

        List<IProgress*>::iterator itor=m_iprogressList.begin();

        while (itor != m_iprogressList.end() )
            (*itor)->DoProgress(value); //更新进度条
            itor++;
        }
    }
};

class MainForm : public Form, public IProgress //不推荐多继承，只有一种推荐：一个是主的继承类，其他都是接口
{
    TextBox* txtFilePath;
    TextBox* txtFileNumber;

    ProgressBar* progressBar;

public:
    void Button1_Click(){

        string filePath = txtFilePath->getText();
        int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());

        ConsoleNotifier cn;

        FileSplitter splitter(filePath, number);

        splitter.addIProgress(this); //订阅通知
        splitter.addIProgress(&cn)； //订阅通知

        splitter.split();

        splitter.removeIProgress(this);

    }

    virtual void DoProgress(float value){
        progressBar->setValue(value);
    }
};

class ConsoleNotifier : public IProgress {
public:
    virtual void DoProgress(float value){
        cout << ".";
    }
};

以上才是真正的观察者模式。

4.结构

那么以上稳定的是：Observe，Subject,是系统可以依赖的；而剩下的是变化部分。

5.要点总结

1. 使用面向对象的抽象，Observe模式使得我们可以独立地改变目标与观察者，从而使二者之间的依赖关系达致松耦合
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. Observe模式是基于事件的UI框架中非常常用的设计模式，也是MVC模式的一个重要组成部分