学习设计模式第二十二 - 观察者模式

本文摘取自TerryLee(李会军)老师的设计模式系列文章,版权归TerryLee,仅供个人学习参考。转载请标明原作者TerryLee。部分示例代码来自DoFactory

 

概述

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",即一个对象(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,将使软件不能很好地抵御变化。使用面向对象技术,可以将这种依赖关系弱化,并形成一种稳定的依赖关系。从而实现软件体系结构的松耦合。

 

意图

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。

 

UML

 

图1 Observer模式结构图

 

参与者

这个模式涉及的类或对象:

  • Subject

    • 了解其订阅者。任意数量的订阅者对象可以订阅一个主题

    • 提供一个接口用于附加或分离订阅者对象。

  • ConcreteSubject

    • 存储ConcreteObserver关注的状态

    • 当状态改变时发送通知给其订阅者

  • Observer

    • 为订阅对象定义一个更新接口,用于在目标发生变化时进行通知。

  • ConcreteObserver

    • 维持一个到ConcreteSubject对象的引用

    • 存储需要与subject一直的状态

    • 实现Observer中定义的更新接口,以保持自身的状态与subject的状态一致

 

适用性

观察者模式是GoF23种模式中两个不仅融入.NET Framework类库,同时被.NET 语言本身所支持的模式之一(另一个是迭代器模式)。当编写一个Web应用或Windows应用时你常用到事件及事件处理函数。事件和委托是作为类型级语言特性,分别扮演者观察者模式中SubjectObservers的角色。

订阅者模式促进了松耦合,更容易实现好的面向对象设计。Observer将自己注册到维护一个订阅者列表的Subject对象或由其中解除注册。Subject不依赖于任何特定的observer,只要委托是正确的用于事件的类型。.NET中的event和delegate范式展示了一个观察者模式优雅且强大的实现。

下面是几种使用观察者模式的具体场景:

  1. 当一个抽象模型有两个方面, 其中一个方面依赖于另一方面。将这二者封装在独立的对象中以使它们可以各自独立地改变和复用。

  2. 当对一个对象的改变需要同时改变其它对象, 而不知道具体有多少对象有待改变。

  3. 当一个对象必须通知其它对象,而它又不能假定其它对象是谁。换言之, 你不希望这些对象是紧密耦合的。

 

DoFactory GoF代码

这个标准示例展示了当状态发生变化时,订阅对象被通知并更新。

// Observer pattern 
// Structural example 
using System;
using System.Collections.Generic;
 
namespace DoFactory.GangOfFour.Observer.Structural
{
    // MainApp test application
    class MainApp
    {
        static void Main()
        {
            // Configure Observer pattern
            ConcreteSubject s = new ConcreteSubject();
 
            s.Attach(new ConcreteObserver(s, "X"));
            s.Attach(new ConcreteObserver(s, "Y"));
            s.Attach(new ConcreteObserver(s, "Z"));
 
            // Change subject and notify observers
            s.SubjectState = "ABC";
            s.Notify();
 
            // Wait for user
            Console.ReadKey();
        }
    }
 
    // "Subject"
    abstract class Subject
    {
        private List<Observer> _observers = new List<Observer>();
 
        public void Attach(Observer observer)
        {
            _observers.Add(observer);
        }
 
        public void Detach(Observer observer)
        {
            _observers.Remove(observer);
        }
 
        public void Notify()
        {
            foreach (Observer o in _observers)
            {
                o.Update();
            }
        }
    }
 
    // "ConcreteSubject"
    class ConcreteSubject : Subject
    {
        private string _subjectState;
 
        // Gets or sets subject state
        public string SubjectState
        {
            get { return _subjectState; }
            set { _subjectState = value; }
        }
    }
 
    // "Observer"
    abstract class Observer
    {
        public abstract void Update();
    }
 
    // "ConcreteObserver"
    class ConcreteObserver : Observer
    {
        private string _name;
        private string _observerState;
        private ConcreteSubject _subject;
 
        // Constructor
        public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, string name)
        {
            this._subject = subject;
            this._name = name;
        }
 
        public override void Update()
        {
            _observerState = _subject.SubjectState;
            Console.WriteLine("Observer {0}'s new state is {1}", _name, _observerState);
        }
 
        // Gets or sets subject
        public ConcreteSubject Subject
        {
            get { return _subject; }
            set { _subject = value; }
        }
    }
}

实际使用的示例展示了每当股票价格发生变化时,投资者被通知。

例子中涉及到的类与职责链模式中标准的类对应关系如下:

  • Subject – Stock

  • ConcreteSubject – IBM

  • Observer – IInvestor

  • ConcreteObserver – Investor

// Observer pattern 
// Real World example 
using System;
using System.Collections.Generic;
 
namespace DoFactory.GangOfFour.Observer.RealWorld
{
    // MainApp test application
    class MainApp
    {
        static void Main()
        {
            // Create IBM stock and attach investors
            IBM ibm = new IBM("IBM", 120.00);
            ibm.Attach(new Investor("Sorros"));
            ibm.Attach(new Investor("Berkshire"));
 
            // Fluctuating prices will notify investors
            ibm.Price = 120.10;
            ibm.Price = 121.00;
            ibm.Price = 120.50;
            ibm.Price = 120.75;
 
            // Wait for user
            Console.ReadKey();
        }
    }
 
    // "Subject"
    abstract class Stock
    {
        private string _symbol;
        private double _price;
        private List<IInvestor> _investors = new List<IInvestor>();
 
        // Constructor
        public Stock(string symbol, double price)
        {
            this._symbol = symbol;
            this._price = price;
        }
 
        public void Attach(IInvestor investor)
        {
            _investors.Add(investor);
        }
 
        public void Detach(IInvestor investor)
        {
            _investors.Remove(investor);
        }
 
        public void Notify()
        {
            foreach (IInvestor investor in _investors)
            {
                investor.Update(this);
            }
 
            Console.WriteLine("");
        }
 
        // Gets or sets the price
        public double Price
        {
            get { return _price; }
            set
            {
                if (_price != value)
                {
                    _price = value;
                    Notify();
                }
            }
        }
 
        // Gets the symbol
        public string Symbol
        {
            get { return _symbol; }
        }
    }
 
    // "ConcreteSubject"
    class IBM : Stock
    {
        // Constructor
        public IBM(string symbol, double price)
            : base(symbol, price)
        {
        }
    }
 
    // "Observer"
    interface IInvestor
    {
        void Update(Stock stock);
    }
 
    // "ConcreteObserver"
    class Investor : IInvestor
    {
        private string _name;
        private Stock _stock;
 
        // Constructor
        public Investor(string name)
        {
            this._name = name;
        }
 
        public void Update(Stock stock)
        {
            Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, stock.Symbol, stock.Price);
        }
 
        // Gets or sets the stock
        public Stock Stock
        {
            get { return _stock; }
            set { _stock = value; }
        }
    }
}

.NET优化的代码实现了与上面例子相同的功能但更多的使用了现代的.NET内置的特性。这个例子使用了.NET多播委托来完成,这是观察者模式的一个实现。委托是类型安全的函数指针,其可以用来调用一个方法。泛型委托可以接受事件处理函数指定的参数,换句话说,名为sender的参数不一定非得是object类型,其可以是任意类型(这个例子中是Stock类型)。多播委托由多个方法组成,这些方法以它们被通过C# +=运算符订阅的顺序依次被调用。例子中也使用了.NET3.0中自动属性类型初始化器等特性。

// Observer pattern 
// .NET Optimized example 
using System;
using System.Collections.Generic;
 
namespace DoFactory.GangOfFour.Observer.NETOptimized
{
    class MainApp
    {
        static void Main()
        {
            // Create IBM stock and attach investors
            var ibm = new IBM(120.00);
 
            // Attach 'listeners', i.e. Investors
            ibm.Attach(new Investor { Name = "Sorros" });
            ibm.Attach(new Investor { Name = "Berkshire" });
 
            // Fluctuating prices will notify listening investors
            ibm.Price = 120.10;
            ibm.Price = 121.00;
            ibm.Price = 120.50;
            ibm.Price = 120.75;
 
            // Wait for user
            Console.ReadKey();
        }
    }
 
    // Custom event arguments
    public class ChangeEventArgs : EventArgs
    {
        // Gets or sets symbol
        public string Symbol { get; set; }
 
        // Gets or sets price
        public double Price { get; set; }
    }
 
    // "Subject"
    abstract class Stock
    {
        protected string _symbol;
        protected double _price;
 
        // Constructor
        public Stock(string symbol, double price)
        {
            this._symbol = symbol;
            this._price = price;
        }
 
        // Event
        public event EventHandler<ChangeEventArgs> Change;
 
        // Invoke the Change event
        public virtual void OnChange(ChangeEventArgs e)
        {
            if (Change != null)
            {
                Change(this, e);
            }
        }
 
        public void Attach(IInvestor investor)
        {
            Change += investor.Update;
        }
 
        public void Detach(IInvestor investor)
        {
            Change -= investor.Update;
        }
 
        // Gets or sets the price
        public double Price
        {
            get { return _price; }
            set
            {
                if (_price != value)
                {
                    _price = value;
                    OnChange(new ChangeEventArgs { Symbol = _symbol, Price = _price });
                    Console.WriteLine("");
                }
            }
        }
    }
 
    // "ConcreteSubject"
    class IBM : Stock
    {
        // Constructor - symbol for IBM is always same
        public IBM(double price)
            : base("IBM", price)
        {
        }
    }
 
    // "Observer"
    interface IInvestor
    {
        void Update(object sender, ChangeEventArgs e);
    }
 
    // "ConcreteObserver"
    class Investor : IInvestor
    {
        // Gets or sets the investor name
        public string Name { get; set; }
 
        // Gets or sets the stock
        public Stock Stock { get; set; }
 
        public void Update(object sender, ChangeEventArgs e)
        {
            Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", Name, e.Symbol, e.Price);
        }
    }
}

 

Observer模式解说

下面通过一个例子来说明Observer模式。监控某一个公司的股票价格变化,可以有多种方式,通知的对象可以是投资者,或者是发送到移动设备,还有电子邮件等。一开始我们先不考虑Observer模式,通过一步步地重构,最终重构为Observer模式。现在有这样两个类:Microsoft和Investor,如下图所示:

图2.发送股票通知例子的类图

它们的实现如下:

public class Microsoft
{
    private Investor _investor;
    private String _symbol;
    private double _price;
 
    public void Update()
    {
        _investor.SendData(this);
    }
 
    public Investor Investor
    {
        get { return _investor; }
        set { _investor = value; }
    }
    public String Symbol
    {
        get { return _symbol; }
        set { _symbol = value; }
    }
    public double Price
    {
        get { return _price; }
        set { _price = value; }
    }
}
 
public class Investor
{
    private string _name;
    public Investor(string name)
    {
        this._name = name;
    }
    public void SendData(Microsoft ms)
    {
        Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, ms.Symbol, ms.Price);
    }
}

简单的客户端实现:

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Investor investor = new Investor("Jom");
        Microsoft ms = new Microsoft();
        ms.Investor = investor;
        ms.Symbol = "Microsoft";
        ms.Price = 120.00;
 
        ms.Update();
        Console.ReadLine();
    }
}

运行后结果如下:

Notified Jom of Microsoft's change to ¥120

可以看到,这段代码运行并没有问题,也确实实现了我们最初的设想的功能,把Microsoft的股票价格变化通知到了Jom投资者那儿。但是这里面出现了如下几个问题:

  1. Microsoft和Investor之间形成了一种双向的依赖关系,即Microsoft调用了Investor的方法,而Investor调用了Microsoft类的属性。如果有其中一个类变化,有可能会引起另一个的变化。

  2. 当出现一种的通知对象,比如说是移动设备Mobile:

public class Mobile
{
    private string _no;
    public Mobile(string No)
    {
        this._no = No;
    }
    public void SendData(Microsoft ms)
    {
        Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _no, ms.Symbol, ms.Price);
    }
}

这时候对应的Microsoft的类就应该改变为如下代码,在Microsot类中增加Mobile,同时修改Update()方法使其可以通知到移动设备:

public class Microsoft
{
    private Investor _investor;
    private Mobile _mobile;
    private String _symbol;
    private double _price;
 
    public void Update()
    {
        _investor.SendData(this);
        _mobile.SendData(this);
    }
    public Mobile Mobile
    {
        get { return _mobile; }
        set { _mobile = value; }
    }
    public Investor Investor
    {
        get { return _investor; }
        set { _investor = value; }
    }
    public String Symbol
    {
        get { return _symbol; }
        set { _symbol = value; }
    }
    public double Price
    {
        get { return _price; }
        set { _price = value; }
    }
}

显然这样的设计极大的违背了"开放-封闭"原则,这不是我们所想要的,仅仅是新增加了一种通知对象,就需要对原有的Microsoft类进行修改,这样的设计是很糟糕的。对此做进一步的抽象,既然出现了多个通知对象,我们就为这些对象之间抽象出一个接口,用它来取消Microsoft和具体的通知对象之间依赖。

图3.将例子中通知功能抽象为一个接口

实现代码如下:

public interface IObserver
{
    void SendData(Microsoft ms);
}
 
public class Investor : IObserver
{
    private string _name;
    public Investor(string name)
    {
        this._name = name;
    }
    public void SendData(Microsoft ms)
    {
        Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, ms.Symbol, ms.Price);
    }
}
 
public class Microsoft
{
    private IObserver _investor;
    private String _symbol;
    private double _price;
    public void Update()
    {
        _investor.SendData(this);
    }
    public String Symbol
    {
        get { return _symbol; }
        set { _symbol = value; }
    }
    public double Price
    {
        get { return _price; }
        set { _price = value; }
    }
    public IObserver Investor
    {
        get { return _investor; }
        set { _investor = value; }
    }
}

做到这一步,可以看到,我们在降低两者的依赖性上已经迈进了一小步,正在朝着弱依赖性这个方向变化。在Microsoft类中已经不再依赖于具体的Investor,而是依赖于接口IObserver。

但同时我们看到,再新出现一个移动设备这样的通知对象,Microsoft类仍然需要改变,对此我们再做如下重构,在Microsoft中维护一个IObserver列表,同时提供相应的维护方法。

图4.解除依赖的系统的类图

Microsoft类的实现代码如下:

public class Microsoft
{
    private List<IObserver> observers = new List<IObserver>();
    private String _symbol;
    private double _price;
    public void Update()
    {
        foreach (IObserver ob in observers)
        {
            ob.SendData(this);
        }
    }
 
    public void AddObserver(IObserver observer)
    {
        observers.Add(observer);
    }
    public void RemoveObserver(IObserver observer)
    {
        observers.Remove(observer);
    }
    public String Symbol
    {
        get { return _symbol; }
        set { _symbol = value; }
    }
    public double Price
    {
        get { return _price; }
        set { _price = value; }
    }
}

此时客户端的调用代码:

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IObserver investor1 = new Investor("Jom");
        IObserver investor2 = new Investor("TerryLee");
        Microsoft ms = new Microsoft();
        ms.Symbol = "Microsoft";
        ms.Price = 120.00;
        ms.AddObserver(investor1);
        ms.AddObserver(investor2);
        ms.Update();
        Console.ReadLine();
    }
}

走到这一步,已经有了Observer模式的影子了,Microsoft类不再依赖于具体的Investor,而是依赖于抽象的IOberver。存在着的一个问题是Investor仍然依赖于具体的公司Microsoft,况且公司还会有很多IBM,Google等,解决这样的问题很简单,只需要再对Microsoft类做一次抽象。如下图所示:

图5.例子实现观察者模式后的类图

实现代码如下:

public abstract class Stock
{
    private List<IObserver> observers = new List<IObserver>();
    private String _symbol;
    private double _price;
    public Stock(String symbol, double price)
    {
        this._symbol = symbol;
        this._price = price;
    }
 
    public void Update()
    {
        foreach (IObserver ob in observers)
        {
            ob.SendData(this);
        }
    }
    public void AddObserver(IObserver observer)
    {
        observers.Add(observer);
    }
    public void RemoveObserver(IObserver observer)
    {
        observers.Remove(observer);
    }
    public String Symbol
    {
        get { return _symbol; }
    }
    public double Price
    {
        get { return _price; }
    }
}
 
public class Microsoft : Stock
{
    public Microsoft(String symbol, double price)
        : base(symbol, price)
    { }
}
 
public interface IObserver
{
    void SendData(Stock stock);
}
 
public class Investor : IObserver
{
    private string _name;
    public Investor(string name)
    {
        this._name = name;
    }
 
    public void SendData(Stock stock)
    {
        Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, stock.Symbol, stock.Price);
    }
}

客户端程序代码如下:

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Stock ms = new Microsoft("Microsoft", 120.00);
        ms.AddObserver(new Investor("Jom"));
        ms.AddObserver(new Investor("TerryLee"));
        ms.Update();
        Console.ReadLine();
    }
}

到这里我们可以看到,通过不断的重构,不断地抽象,我们由一开始的很糟糕的设计,逐渐重构为使用Observer模式的这样一个方案。在这个例子里面,IOberser充当了观察者的角色,而Stock则扮演了主题对象角色,在任何时候,只要调用了Stock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。

 

推模式与拉模式

对于发布-订阅模型,大家都很容易能想到推模式与拉模式,用SQL Server做过数据库复制的朋友对这一点很清楚。在Observer模式中同样区分推模式和拉模式,我先简单的解释一下两者的区别:推模式是当有消息时,把消息信息以参数的形式传递(推)给所有观察者,而拉模式是当有消息时,通知消息的方法本身并不带任何的参数,是由观察者自己到主体对象那儿取回(拉)消息。知道了这一点,大家可能很容易发现上面我所举的例子其实是一种推模式的Observer模式。我们先看看这种模式带来了什么好处:当有消息时,所有的观察者都会直接得到全部的消息,并进行相应的处理程序,与主体对象没什么关系,两者之间的关系是一种松散耦合。但是它也有缺陷,第一是所有的观察者得到的消息是一样的,也许有些信息对某个观察者来说根本就用不上,也就是观察者不能"按需所取";第二,当通知消息的参数有变化时,所有的观察者对象都要变化。鉴于以上问题,拉模式就应运而生了,它是由观察者自己主动去取消息,需要什么信息,就可以取什么,不会像推模式那样得到所有的消息参数。OK,说到这儿,你是否对于推模式和拉模式有了一点了解呢?我把前面的例子修改为了拉模式,供大家参考,可以看到通知方法是没有任何参数的:

public abstract class Stock
{
    private List<IObserver> observers = new List<IObserver>();
    private String _symbol;
    private double _price;
    public Stock(String symbol, double price)
    {
        this._symbol = symbol;
        this._price = price;
    }
 
    public void Update()
    {
        foreach (IObserver ob in observers)
        {
            ob.SendData();
        }
    }
    public void AddObserver(IObserver observer)
    {
        observers.Add(observer);
    }
    public void RemoveObserver(IObserver observer)
    {
        observers.Remove(observer);
    }
    public String Symbol
    {
        get { return _symbol; }
    }
    public double Price
    {
        get { return _price; }
    }
}
 
public class Microsoft : Stock
{
    public Microsoft(String symbol, double price)
        : base(symbol, price)
    { }
}
 
public interface IObserver
{
    void SendData();
}
 
public class Investor : IObserver
{
    private string _name;
    private Stock _stock;
    public Investor(string name, Stock stock)
    {
        this._name = name;
        this._stock = stock;
    }
    public void SendData()
    {
        Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, _stock.Symbol, _stock.Price);
    }
}
 
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Stock ms = new Microsoft("Microsoft", 120.00);
        ms.AddObserver(new Investor("Jom", ms));
        ms.AddObserver(new Investor("TerryLee", ms));
        ms.Update();
        Console.ReadLine();
    }
}

当然拉模式也是有一些缺点的,主体对象和观察者之间的耦合加强了,但是这可以通过抽象的手段使这种耦合关系减到最小。

 

来自《深入浅出设计模式》的例子

这个例子中,实现了当气象站更新数据时,相关的气象板接收通知并更新的功能。通过使用观察者模式使两者之间实现了松耦合。这个例子没有使用C#语言与.NET框架对观察者模式的内在支持。

using System;
using System.Collections.Generic;
 
namespace DoFactory.HeadFirst.Observer.WeatherStation
{
    class WeatherStationHeatIndex
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var weatherData = new WeatherData();
 
            var currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
            var statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData);
            var forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);
            var heatIndexDisplay = new HeatIndexDisplay(weatherData);
 
            weatherData.SetMeasurements(80, 65, 30.4f);
            weatherData.SetMeasurements(82, 70, 29.2f);
            weatherData.SetMeasurements(78, 90, 29.2f);
 
            // Wait for user
            Console.ReadKey();
        }
    }
 
    #region Subject
 
    public interface ISubject
    {
        void RegisterObserver(IObserver observer);
        void RemoveObserver(IObserver observer);
        void NotifyObservers();
    }
 
    public class WeatherData : ISubject
    {
        private List<IObserver> _observers = new List<IObserver>();
        private float _temperature;
        private float _humidity;
        private float _pressure;
 
        public void RegisterObserver(IObserver observer)
        {
            _observers.Add(observer);
        }
 
        public void RemoveObserver(IObserver observer)
        {
            _observers.Remove(observer);
        }
 
        public void NotifyObservers()
        {
            foreach (IObserver observer in _observers)
            {
                observer.Update(_temperature, _humidity, _pressure);
            }
        }
 
        public void MeasurementsChanged()
        {
            NotifyObservers();
        }
 
        public void SetMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure)
        {
            this._temperature = temperature;
            this._humidity = humidity;
            this._pressure = pressure;
            MeasurementsChanged();
        }
    }
    #endregion
 
    #region Observer
 
    public interface IObserver
    {
        void Update(float temperature, float humidity, float pressure);
    }
 
    public interface IDisplayElement
    {
        void Display();
    }
 
    public class CurrentConditionsDisplay : IObserver, IDisplayElement
    {
        private float _temperature;
        private float _humidity;
        private ISubject _weatherData;
 
        public CurrentConditionsDisplay(ISubject weatherData)
        {
            this._weatherData = weatherData;
            weatherData.RegisterObserver(this);
        }
 
        public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)
        {
            this._temperature = temperature;
            this._humidity = humidity;
            Display();
        }
 
        public void Display()
        {
            Console.WriteLine("Current conditions: " + _temperature
                + "F degrees and " + _humidity + "% humidity");
        }
    }
 
    public class ForecastDisplay : IObserver, IDisplayElement
    {
        private float _currentPressure = 29.92f;
        private float _lastPressure;
        private WeatherData _weatherData;
 
        public ForecastDisplay(WeatherData weatherData)
        {
            this._weatherData = weatherData;
            weatherData.RegisterObserver(this);
        }
 
        public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)
        {
            _lastPressure = _currentPressure;
            _currentPressure = pressure;
 
            Display();
        }
 
        public void Display()
        {
            Console.Write("Forecast: ");
 
            if (_currentPressure > _lastPressure)
            {
                Console.WriteLine("Improving weather on the way!");
            }
            else if (_currentPressure == _lastPressure)
            {
                Console.WriteLine("More of the same");
            }
            else if (_currentPressure < _lastPressure)
            {
                Console.WriteLine("Watch out for cooler, rainy weather");
            }
        }
    }
 
    public class HeatIndexDisplay : IObserver, IDisplayElement
    {
        private float _heatIndex = 0.0f;
        private WeatherData _weatherData;
 
        public HeatIndexDisplay(WeatherData weatherData)
        {
            this._weatherData = weatherData;
            weatherData.RegisterObserver(this);
        }
 
        public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)
        {
            _heatIndex = ComputeHeatIndex(temperature, humidity);
            Display();
        }
 
        private float ComputeHeatIndex(float t, float rh)
        {
            float heatindex = (float)
                    (
                    (16.923 + (0.185212 * t)) +
                    (5.37941 * rh) -
                    (0.100254 * t * rh) +
                    (0.00941695 * (t * t)) +
                    (0.00728898 * (rh * rh)) +
                    (0.000345372 * (t * t * rh)) -
                    (0.000814971 * (t * rh * rh)) +
                    (0.0000102102 * (t * t * rh * rh)) -
                    (0.000038646 * (t * t * t)) +
                    (0.0000291583 * (rh * rh * rh)) +
                    (0.00000142721 * (t * t * t * rh)) +
                    (0.000000197483 * (t * rh * rh * rh)) -
                    (0.0000000218429 * (t * t * t * rh * rh)) +
                    (0.000000000843296 * (t * t * rh * rh * rh)) -
                    (0.0000000000481975 * (t * t * t * rh * rh * rh)));
            return heatindex;
        }
 
        public void Display()
        {
            Console.WriteLine("Heat index is " + _heatIndex + "\n");
        }
    }
 
    public class StatisticsDisplay : IObserver, IDisplayElement
    {
        private float _maxTemp = 0.0f;
        private float _minTemp = 200;
        private float _tempSum = 0.0f;
        private int _numReadings;
        private WeatherData _weatherData;
 
        public StatisticsDisplay(WeatherData weatherData)
        {
            this._weatherData = weatherData;
            weatherData.RegisterObserver(this);
        }
 
        public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)
        {
            _tempSum += temperature;
            _numReadings++;
 
            if (temperature > _maxTemp)
            {
                _maxTemp = temperature;
            }
 
            if (temperature < _minTemp)
            {
                _minTemp = temperature;
            }
 
            Display();
        }
 
        public void Display()
        {
            Console.WriteLine("Avg/Max/Min temperature = " + (_tempSum / _numReadings)
                + "/" + _maxTemp + "/" + _minTemp);
        }
    }
 
    #endregion
}

 

.NET中的Observer模式

正如上文提到的,.NET事件模型使用观察者模式来实现,并且贯穿整个.NET Framwork – 包括.NET语言和.NET类库。

在.NET中,相信大家对于事件和委托都已经不陌生了,这里就不具体多说了。利用事件和委托来实现Observer模式我认为更加的简单和优雅,也是一种更好的解决方案。因为在上面的示例中我们可以看到,虽然取消了直接耦合,但是又引入了不必要的约束(暂且这么说吧)。即那些子类必须都继承于主题父类,还有观察者接口等。网上有很多这方面的例子,上面的例子简单的用事件和委托实现如下,仅供大家参考:

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Stock stock = new Stock("Microsoft", 120.00);
        Investor investor = new Investor("Jom");
        stock.NotifyEvent += new NotifyEventHandler(investor.SendData);
        stock.Update();
        Console.ReadLine();
    }
}
 
public delegate void NotifyEventHandler(object sender);
 
public class Stock
{
    public NotifyEventHandler NotifyEvent;
    private String _symbol;
    private double _price;
    public Stock(String symbol, double price)
    {
        this._symbol = symbol;
        this._price = price;
    }
    public void Update()
    {
        OnNotifyChange();
    }
    public void OnNotifyChange()
    {
        if (NotifyEvent != null)
        {
            NotifyEvent(this);
        }
    }
    public String Symbol
    {
        get { return _symbol; }
    }
    public double Price
    {
        get { return _price; }
    }
}
 
public class Investor
{
    private string _name;
    public Investor(string name)
    {
        this._name = name;
    }
    public void SendData(object obj)
    {
        if (obj is Stock)
        {
            Stock stock = (Stock)obj;
            Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, stock.Symbol, stock.Price);
        }
    }
}

 

效果及实现要点

  1. 使用面向对象的抽象,Observer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到松耦合。

  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。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。

  3. 在C#中的Event。委托充当了抽象的Observer接口,而提供事件的对象充当了目标对象,委托是比抽象Observer接口更为松耦合的设计。

 

总结

通过Observer模式,把一对多对象之间的通知依赖关系的变得更为松散,大大地提高了程序的可维护性和可扩展性,也很好的符合了开放-封闭原则。

posted @ 2014-12-26 15:01  hystar  阅读(312)  评论(0编辑  收藏  举报