C++ 观察者模式实现

观察者模式

主体（被观察者）通知一个或多个观察者状态改变/数据更新/事件发生。

描述

C++ 实现观察者模式有几个要点：

1. 观察者都有一个共同的抽象基类 Listener，定义了一个纯虚接口 OnNotified()，主体调用该接口通知观察者
2. 每个观察者 ConcreteListener 继承自抽象基类 Listener，并实现 OnNotified() 方法
3. 主体提供了注册 Listener 的方法 RegisterListener(Listener&)，内部通过 vector 维护 listener 列表；当主体需要通知观察者时，遍历观察者列表，对每个观察者调用其 OnNotified() 方法。此处用了面向对象中的多态，即 vector 中保存的是各个 Listener 的指针或引用，主体只依赖 Listener 的抽象接口，无需关心观察者的具体类型。因为 vector 不能直接保存引用，可以使用指针或者 std::reference_wrapper<Listner>
4. 主体也可以根据需要，提供 UnregisterListener 方法，观察者也可能需要保存主体的指针或引用，用于之后的 Unregister。

示例代码

#include <functional>
#include <vector>

class Listener {
 public:
  virtual ~Listener() = default;
  virtual void OnNotified() = 0;
  // 如果需要传递数据，可以在 OnNotified 接口中增加参数
  // virtual void OnNotified(const Data&) = 0;
};

class ConcreteListener : public Listener {
 public:
  void OnNotified() override {}
};

class Subject {
 public:
  void RegisterListener(Listener& o) {
    listeners_.push_back(o);
  }

 private:
  void NotifyListeners() {
    for (Listener& o : listeners_) {
      o.OnNotified();
    }
  }

  // 注意：vector 不能停直接保存引用，可以用 reference_wrapper
  std::vector<std::reference_wrapper<Listener>> listeners_;
};

传递数据的两种机制：Push 和 Pull

注意：在这个例子中，主体只是通知观察者，如果需要传递信息，有两种做法：

• Push 推：直接在 OnNotified() 函数中增加参数，如 OnNotified(const Data&)。但是不同的观察者可能需要 Data 中的不同数据
• Pull 拉：OnNotified() 不带参数，只负责通知变化，主体提供一组额外的 Getter 方法，当观察者收到通知时，根据自身需要，调用不同的 Getter 方法获取特定数据。

这两种方法都可以，实际项目中 Push 的方式更常见。

观察者模式的好处

观察者模式是 SOLID 原则中，遵循 “OCP 开放关闭原则” 的典型例子：

• 对扩展开放：新的观察者只需要实现 Listener 的 OnNotified() 接口，并向主体注册即可
• 对修改关闭：现有代码（主体的代码、其他观察者的代码）不需要修改

观察者和主体是解耦的：

• 主体不了解观察者的细节，只知道观察者实现了 OnNotified() 接口
• 观察者对主体也所知甚少，只知道主体提供了 RegisterListener(Listener& l) 方法，并通过 Listener 的 OnNotified() 方法通知观察者。