观察者模式

概述

在设计一款软件时，我们经常需要这样的功能，当某个状态发生变化，其它控件也相应的更具这个状态调整自己的属性，我们需要为这些对象建立一种“通知依赖关系”。如果依赖关系过于的紧密，那么当代码修改时，不能抵御变化，会牵涉到大量的修改。使用面向对象技术，可以使依赖关系弱化，形成稳定的依赖关系。从而实现软件体系结构的松耦合。

定义

GOF 给观察者模式是这么定义的:定义对象间的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得到通知并被自动更新。

结构图

生活中的例子

观察者定义了对象间一对多的关系，当一个对象的状态变化时，所有依赖它的对象都得到通知并且自动地更新。现在又拿经典案例热水器烧水作为例子。现在假设热水器由三部分组成：热水器、警报器、显示器。报警器和显示器告诉热水器，对温度感兴趣。然后热水器烧水时，当温度达到一定值后，就通知报警器和显示器，报警器鸣叫，显示器显示警告信息。 类似这样的例子是很多的，GOF对它进行了抽象，称为Observer设计模式。

Observer模式分析

下面通过一个例子来说明Obversor模式。监控家里的花园，如果有贼进来，就将拍照，并发送短信到主人手机。

实现方法(本人对C#熟悉，故这里只用C#来实现Observer模式)：

Cam.cs

　　oberservers用来存放所有的观察者，通过方法Add和Remove来添加和删除观察者。

　　warning和picture用来模拟警告信息和贼的照片。

　　update方法将会依次调用观察者自己的SendData方法，并将本实例的warning和picture的值传递过去。

using System;
 using System.Collections.Generic;
 using System.Linq;
 using System.Text;

 namespace uml
{
    public abstract class Cam
    {
        private List<IObserver> observers = new List<IObserver>();
　　　　　
        private String warning;

        private String picture;

        public Cam(String warning, String picture)
        {
            this.warning = warning;

            this.picture = picture;
        }

        public void Update()
        {
            foreach (IObserver o in observers)
            {
                o.SendData(this);
            }
        }

        public void AddObserver(IObserver observer)
        {
            observers.Add(observer);
        }

        public void RemoveObserver(IObserver observer)
        {
            observers.Remove(observer);
        }

        public String Warning
        {
            get { return warning; }
            set { warning = value; }
        }

        public String Picture
        {
            get { return picture; }
            set { picture = value; }
        }
    }
}

MyCam.cs

using System;
 using System.Collections.Generic;
 using System.Linq;
 using System.Text;

 namespace uml
{
   public class MyCam : Cam
 {
     public MyCam(String warning, String picture)
         : base(warning, picture)
     { }
 }
}

IObserver.cs

　　将Observer抽象出来，可以避免Cam对具体哪个观察者的依赖。Cam类中只对Iobserver依赖。

using System;
 using System.Collections.Generic;
 using System.Linq;
 using System.Text;

 namespace uml
{
 public interface IObserver
 {
     void SendData(Cam cam);
 }
}

Host.cs

　　观察者具体实例。其中有两个字段。_name是主人的名字。SendData方法用来显示具体的警告信息和贼的照片。

using System;
 using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace uml
{
public class Host : IObserver
 {
     private string _name;
 
     public Host(string name)
     {
         this._name = name;
     }
 
     public void SendData(Cam cam)
     {
         Console.WriteLine("Host:{0},Notified{1},Picture: {2}",
             _name, cam.Warning,cam.Picture);
     }
 }
}

HostMobile.cs

　　观察者实例。实现IOberver接口。这样，可以让Cam类不直接和观察者具体实例发生联系。避免依赖紧密。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace uml
{
public class HostMobile : IObserver
 {
     private string _name;
 
     public HostMobile(string name)
     {
         this._name = name;
     }
 
     public void SendData(Cam cam)
     {
         Console.WriteLine("MSG:Host:{0},Notified{1},Picture:{2}",
             _name,cam.Warning,cam.Picture);
     }
 }
}

客户端程序代码如下：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Cam mc = new MyCam("Thief!!Be Careful!!","He is so ugly!!");

        mc.AddObserver(new Host("Husband"));

        mc.AddObserver(new HostMobile("Husband"));

        mc.Update();

        Console.ReadLine();
    }
}

运行结果如下:

Host:Husband,Notified Thief!!Be Careful!!,Picture: He is so ugly!!

MSG:Host:Husband,Notified Thief!!Be Careful!!,Picture: He is so ugly!!

分析：

静态uml图：

在Cam类中，observers用来存放所有的观察者，IOberser充当了观察者的角色，而Cam则扮演了主题对象角色，在任何时候，只要调用了Cam的Update()方法，它就会通知它的所有观察者对象。同时可以看到，通过Observer模式，取消了直接依赖，变为间接依赖，这样大大提供了系统的可维护性和可扩展性。

在生活中，我们的摄像头不可能只有一个，所以在这里对Cam进行了抽象，这样，Host和HostMobile都不依赖于具体的某个Camera，然后也可以看到，MyCam也不依赖于具体的具体的Host，而是依赖于IOberser。

总结

观察者模式所做的工作其实就是解除耦合，让耦合的双方都依赖于抽象，从而使得各自的变化不会影响到另一边。

附：对UML与设计模式课程的意见和建议

1）部分学生不热爱学习，对课程不感兴趣，或者不知到怎么学习这么课程。老师可以在这么课还没开始上的时候，给我们一个详细的学习规划，如何学习好这么课程。

2）课堂气氛还不够活跃，希望老师可以采取各种方法活跃课堂气氛。

参考文献

.net设计模式19 观察者模式（Observer Pattern）http://www.cnblogs.com/terrylee/archive/2006/10/23/observer_pattern.html

大话设计模式  清华大学出版社 程杰

徐佳良

2011.6.7