设计模式之观察者模式（学习笔记）

定义

观察者模式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，所有依赖于它的对象都会收到通知并自动更新。这种模式用于实现对象之间的解耦，使得一个对象的变化可以通知并更新多个依赖对象，而无需直接引用它们。

为什么使用观察者模式？

1. 解耦

• 观察者模式将观察者（Observer）和被观察者（Subject）解耦，两个对象之间的依赖关系被转化为依赖接口。

2. 动态增加观察者

• 观察者模式允许在运行时动态增加或删除观察者，灵活性更高。

3. 维护简便

• 当被观察者的状态发生变化时，所有依赖对象自动更新，无需手动管理这些依赖关系，简化了维护。

实现步骤

1. 定义抽象主题类

• 定义一个抽象主题类，声明添加、删除观察者的方法，以及通知所有观察者的方法。

2. 实现具体主题类

• 实现具体主题类，包含状态变化时的通知逻辑。

3. 定义抽象观察者类

• 定义一个抽象观察者类，声明更新方法，具体观察者实现这个方法来更新自身状态。

4. 实现具体观察者类

• 实现具体观察者类，实现更新方法，根据被观察者的变化更新自身状态。

优缺点和适用场景

优点

1. 解耦

• 观察者与被观察者之间的耦合度降低，代码更加模块化和易于维护。

2. 灵活性

• 可以动态地增加或删除观察者，灵活地响应需求变化。

3. 自动更新

• 被观察者状态变化时，所有观察者都会自动收到通知并更新状态，无需手动调用。

缺点

1. 可能导致性能问题

• 如果有大量观察者，通知所有观察者可能会导致性能开销。

2. 调试困难

• 观察者模式涉及多个对象之间的通知和更新，可能会导致调试变得复杂。

适用场景

1. 事件处理系统

• 例如 GUI 事件处理系统，当用户触发某个事件时，所有相关的处理函数都需要被通知。

2. 模型-视图-控制器（MVC）架构

• 模型（Model）作为被观察者，视图（View）作为观察者，当模型的数据发生变化时，视图会自动更新显示。

3. 订阅-发布系统

• 允许对象订阅事件并在事件发生时接收通知，实现松耦合的事件处理机制。

例子：股票市场

假设我们有一个股票市场系统，当某只股票的价格变化时，所有关注这只股票的投资者都会收到通知。我们可以使用观察者模式来实现这一功能。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>

/*
在这个例子中，当股票价格发生变化时，所有的投资者都会收到通知并更新他们的状态。观察者模式使得我们可以轻松地添加或删除投资者，而不需要修改股票类的代码，从而实现了解耦和灵活性。
*/

// 抽象观察者类：投资者
class Investor {
public:
    virtual ~Investor() {}
    virtual void update(double price) = 0;
};


// 具体观察者类：具体投资者
class ConcreteInvestor : public Investor {
private:
    std::string name;
public:
    ConcreteInvestor(const std::string& name) : name(name) {}
    void update(double price) override {
        std::cout << "Investor " << name << " is notified. New stock price: " << price << std::endl;
    }
};


// 抽象主题类：股票
class Stock {
public:
    virtual ~Stock() {}
    virtual void addObserver(std::shared_ptr<Investor> investor) = 0;
    virtual void removeObserver(std::shared_ptr<Investor> investor) = 0;
    virtual void notifyObservers() = 0;
};


// 具体主题类：具体股票
class ConcreteStock : public Stock {
private:
    std::vector<std::shared_ptr<Investor>> investors;
    double price;
public:
    void addObserver(std::shared_ptr<Investor> investor) override {
        investors.push_back(investor);
    }
    void removeObserver(std::shared_ptr<Investor> investor) override {
        investors.erase(std::remove(investors.begin(), investors.end(), investor), investors.end());
    }
    void notifyObservers() override {
        for (const auto& investor : investors) {
            investor->update(price);
        }
    }
    void setPrice(double newPrice) {
        price = newPrice;
        notifyObservers();
    }
};


int main() {
    // 创建具体股票
    std::shared_ptr<ConcreteStock> stock = std::make_shared<ConcreteStock>();


    // 创建具体投资者
    std::shared_ptr<Investor> investor1 = std::make_shared<ConcreteInvestor>("Alice");
    std::shared_ptr<Investor> investor2 = std::make_shared<ConcreteInvestor>("Bob");


    // 添加投资者到股票的观察者列表中
    stock->addObserver(investor1);
    stock->addObserver(investor2);


    // 修改股票价格
    stock->setPrice(100.0);
    stock->setPrice(105.0);


    return 0;
}