[设计模式]行为型模式-观察者模式

前言

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，其所有依赖者都会收到通知并自动更新。

在观察者模式中，有两种主要的角色：

• 观察者（Observer）：观察者是一个接口或抽象类，它定义了一个更新的接口，使得被观察者在状态发生变化时可以通知观察者进行更新操作。
• 被观察者（Subject）：被观察者是一个类，它维护了一组观察者对象，并提供了添加、删除和通知观察者的方法。当被观察者的状态发生变化时，它会通知所有的观察者进行更新操作。

被观察者对象在状态或内容（数据）发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够做出相应的变化（如自动更新自己的信息）。

工作原理

1. 观察者通过订阅被观察者，注册自己到被观察者的观察者列表中。
2. 被观察者维护了一个观察者列表，当自身状态发生变化时，遍历观察者列表，调用每个观察者的更新方法。
3. 观察者收到通知后，执行相应的更新操作，通常是从被观察者获取最新的状态信息，并进行相应的处理。

优点

1. 解耦性： 观察者模式将观察者和被观察者解耦，使得它们可以独立地变化和复用。
2. 可扩展性： 可以根据需要动态地增加和删除观察者，从而实现系统的灵活性和可扩展性。
3. 通知机制： 观察者模式提供了一种简单的通知机制，使得被观察者可以在状态发生变化时通知所有的观察者。

缺点

1. 可能引起循环依赖： 如果观察者和被观察者之间存在双向依赖关系，可能会导致循环依赖的问题。这样会使系统变得复杂，难以维护和理解。
2. 通知顺序不确定： 观察者模式中观察者的通知顺序通常是不确定的，这可能会导致一些问题，特别是在多个观察者对同一事件进行响应时。
3. 可能导致性能问题： 如果被观察者对象频繁地改变状态，会导致大量的通知操作，可能会影响系统的性能。
4. 可能引发并发问题： 如果在多线程环境下使用观察者模式，可能会引发并发问题，需要额外的同步措施来保证线程安全。
5. 过多的细粒度对象： 观察者模式可能会导致系统中存在大量的细粒度的观察者对象，这可能会增加系统的复杂性和内存消耗。

示例代码

Go

代码文件: observer/observer.go

package observer

import "fmt"

// 观察者接口
type Observer interface {
	Update(myapp MyAPP)
}

// 被观察者
type MyAPP struct {
	observers []Observer
	serverity int
}

func (m *MyAPP) GetServerity() int {
	return m.serverity
}

func (m *MyAPP) SetServerity(s int) {
	if s < 0 || s > 3 {
		fmt.Println("serverity must be an integer between 0 and 3")
		return
	}
	m.serverity = s
	fmt.Printf("Current severity is %d.\n", m.serverity)
	m.notify()
}

func (m *MyAPP) notify() {
	for _, observer := range m.observers {
		observer.Update(*m)
	}
}

func (m *MyAPP) AddObserver(observer Observer) {
	m.observers = append(m.observers, observer)
}

type Employee struct{}

func (e *Employee) Update(myapp MyAPP) {
	if myapp.GetServerity() == 1 {
		fmt.Println("Employee: I'm notified!")
	}
}

type Manager struct{}

func (m *Manager) Update(myapp MyAPP) {
	if myapp.GetServerity() == 2 {
		fmt.Println("Manager: I'm notified!")
	}
}

type Director struct{}

func (d *Director) Update(myapp MyAPP) {
	if myapp.GetServerity() == 3 {
		fmt.Println("Director: I'm notified!")
	}
}

代码文件: main.go

package main

import (
	"design-pattern-go/observer"
)

func main() {
	myapp := &observer.MyAPP{}

	employee := &observer.Employee{}
	manager := &observer.Manager{}
	director := &observer.Director{}

	myapp.AddObserver(employee)
	myapp.AddObserver(manager)
	myapp.AddObserver(director)

	myapp.SetServerity(0)
	myapp.SetServerity(1)
	myapp.SetServerity(2)
	myapp.SetServerity(3)
	myapp.SetServerity(4)
}

运行结果

$ go run main.go

Current severity is 0.
Current severity is 1.
Employee: I'm notified!
Current severity is 2.
Manager: I'm notified!
Current severity is 3.
Director: I'm notified!
serverity must be an integer between 0 and 3

Python

from abc import ABCMeta, abstractmethod


class MyApp:
    """被观察者"""
    def __init__(self):
        self.__observers = []
        self.__severity = 0

    def get_severity(self):
        return self.__severity

    def set_severity(self, severity: int):
        if not isinstance(severity, int) or severity < 0 or severity > 3:
            raise ValueError("severity must be an integer between 0 and 3")
        self.__severity = severity
        print(f"current severity: {severity}")
        self.notify()

    def add_observer(self, observer):
        self.__observers.append(observer)
    
    def notify(self):
        """遍历观察者列表, 调用每个观察者的update方法"""
        for o in self.__observers:
            o.update(self)

class Observer(metaclass=ABCMeta):
    """观察者基类"""
    @abstractmethod
    def update(self, myapp: MyApp):
        pass


class Employee(Observer):
    def update(self, myapp: MyApp):
        if myapp.get_severity() == 1:
            print("An employee is notified")


class Manager(Observer):
    def update(self, myapp: MyApp):
        if myapp.get_severity() == 2:
            print("A manager is notified")

class Director(Observer):
    def update(self, myapp: MyApp):
        if myapp.get_severity() == 3:
            print("A director is notified")


if __name__ == "__main__":
    myapp = MyApp()

    employee = Employee()
    manager = Manager()
    director = Director()

    myapp.add_observer(employee)
    myapp.add_observer(manager)
    myapp.add_observer(director)

    myapp.set_severity(1)
    myapp.set_severity(2)
    myapp.set_severity(3)

运行结果:

$ python .\observer.py

current severity: 1
An employee is notified
current severity: 2
A manager is notified
current severity: 3
A director is notified