设计模式：观察者模式（一）

• 观察者模式定义了对象之间一个主题对多应多个观察者的依赖，这样一来，当一个对象改变状态时，它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。
• 角色：
  • 主题（Subject）：主题是一个接口，该接口规定了具体主题需要实现的方法
  • 观察者（Observer）：观察者是一个接口，该接口规定了具体观察者用来更新数据的方法。
  • 具体主题（ConcreteSubject）：具体主题是实现主题接口类的一个实例，该实例包含有可以经常发生变化的数据。具体主题使用一个集合，比如ArrayList，存放观察者的引用，以便数据变化时通知具体的观察者。
  • 具体观察者（Concrete Observer）：具体观察者是实现观察者接口的一个实例。具体观察者包含有可以存放具体主题引用的主题接口变量，以便具体观察者让具体主题将自己添加到具体主题的集合中，使自己成为它的观察者，或让这个具体的主题将自己从具体的主题中的观察者列表中删除，使自己不再是它的观察者。
• 一对多关系：
  • 利用观察者模式，主题是具有状态的对象，并可以控制这些状态。也就是说，有“一个”具有状态的主题。另一方面，观察者使用这些状态，虽然这些状态并不属于他们。有许多的观察者，依赖主题来告诉他们状态何时改变了。这就产生一个关系：“一个”主题对应“多个”观察者的关系。
• Demo背景　
  • 设计一个气象观测站，测量温度、湿度、气压等，会有多种公告板如气温布告板，舒适度布告板，天气预报布告板等等。每当天气数据变化时，这些布告板的数据就需要相应自动更新。
• 代码实现
  • 主题接口：ISubject

    public interface ISubject
    {
        void RegisterObserver(IObserver o);
        void RemoveObserver(IObserver o);
        void NotifyObserver();
    }

  • 观察者接口：IObserver

    public interface IObserver
    {
        void Update(float temp, float humidity, float pressure);
    }

  • 具体主题：WeatherData
    

    public class WeatherData:ISubject
    {
        private ArrayList observers;
        private float temperature;
        private float humidity;
        private float pressure;
        public WeatherData()
            {
                observers = new ArrayList();
            }
        public void RegisterObserver(IObserver o)
        {
            observers.Add(o);
        }
    
        public void RemoveObserver(IObserver o)
        {
            int i = observers.IndexOf(o);
            if (i >= 0)
            {
                observers.RemoveAt(i);
            }
        }
    
        public void NotifyObserver()
        {
            for (int i = 0; i < observers.Count; i++)
            {
                IObserver observer = (IObserver)observers[i];
                observer.Update(temperature, humidity, pressure);
            }
        }
        public void messurementsChanged()
            {
                NotifyObserver();
            }
        public void SetMessureMents(float temperature, float humidity, float pressure)
            {
                this.temperature = temperature;
                this.humidity = humidity;
                this.pressure = pressure;
                messurementsChanged();
            }
    }

     

  • 具体观察者：CurrentConditionDisplay，ForecastDisplay

    public interface IDisplayElement
    {
        void Display();
    }

    public class CurrentConditionDisplay : IObserver, IDisplayElement
    {
        private float temperature;
        private float humidity;
        private float pressure;
        private ISubject weatherData;
        public void Display()
        {
            Console.WriteLine($"公告板1 当前天气 => temperature:{temperature},humidity:{humidity},pressure:{pressure}");
        }
    
        public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)
        {
            this.temperature = temperature;
            this.humidity = humidity;
            this.pressure = pressure;
            Display();
        }
        public CurrentConditionDisplay(ISubject weatherData)
        {
            this.weatherData = weatherData;
            weatherData.RegisterObserver(this);
        }
    }

    public class ForecastDisplay : IObserver, IDisplayElement
    {
        private float temperature;
        private float humidity;
        private float pressure;
        private ISubject weatherData;
        public void Display()
        {
            Console.WriteLine($"公告板2 明天天气 => temperature:{temperature},humidity:{humidity},pressure:{pressure}");
        }
    
        public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)
        {
            this.temperature = temperature;
            this.humidity = humidity;
            this.pressure = pressure;
            Display();
        }
        public ForecastDisplay(ISubject weatherData)
        {
            this.weatherData = weatherData;
            weatherData.RegisterObserver(this);
        }
    }

• • 测试代码与运行结果
    

    static void Main(string[] args)
    {
        WeatherData weatherData = new WeatherData();
        Console.WriteLine("--------公告板1加入观察者-------");
        CurrentConditionDisplay display1 = new CurrentConditionDisplay(weatherData);
        weatherData.SetMessureMents(10, 20, 30);
        Console.WriteLine("--------公告板2加入观察者-------");
        ForecastDisplay display2 = new ForecastDisplay(weatherData);
        weatherData.SetMessureMents(15, 25, 35);
        Console.WriteLine("--------公告板1退出观察者-------");
        weatherData.RemoveObserver(display1);
        weatherData.SetMessureMents(19, 29, 39);
    }

    

• 优点：
  • 具体主题和具体观察者是松耦合关系。由于主题（Subject）接口仅仅依赖于观察者（Observer）接口，因此具体主题只是知道它的观察者是实现观察者（Observer）接口的某个类的实例，但不需要知道具体是哪个类。同样，由于观察者仅仅依赖于主题（Subject）接口，因此具体观察者只是知道它依赖的主题是实现主题（subject）接口的某个类的实例，但不需要知道具体是哪个类。
  • 观察模式满足“开-闭原则”。主题（Subject）接口仅仅依赖于观察者（Observer）接口，这样，我们就可以让创建具体主题的类也仅仅是依赖于观察者（Observer）接口，因此如果增加新的实现观察者（Observer）接口的类，不必修改创建具体主题的类的代码。同样，创建具体观察者的类仅仅依赖于主题（Observer）接口，如果增加新的实现主题（Subject）接口的类，也不必修改创建具体观察者类的代码。
• 源码地址: https://github.com/DonyGu/DesignPatterns