设计模式C++描述----04.观察者(Observer)模式

一. 概述

Observer 模式要解决的问题为：建立一个一（Subject）对多（Observer）的依赖关系，并且做到当“一”变化的时候，依赖这个“一”的多也能够同步改变。

Sbuject 相当于通知者，它提供依赖于它的观察者Observer 的注册（Attach）和注销（Detach）操作，并且提供了使得依赖于它的所有观察者同步的操作（Notify）。

Observer 相当于观察者，则提供一个Update操作，注意这里的 Observer 的 Update 操作并不在Observer 改变了Subject目标状态的时候就对自己进行更新，这个更新操作要延迟到 Subject 对象发出 Notify 通知所有 Observer 进行修改（调用Update）。

二. 举例

最常见的一个例子就是：对同一组数据进行统计分析时候，我们希望能够提供多种形式的表示（例如以表格进行统计显示、柱状图统计显示、百分比统计显示等）。这些表示都依赖于同一组数据，我们当然需要当数据改变的时候，所有的统计的显示都能够同时改变。

结构关系图如下：

DataSubject ： 我们就认为是原始数据。

SheetObserver：就认为是表格，用来显示原始数据用的。

ChartObserver ：就认为是图表，也是来显示原始数据的。

代码如下：

1. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2. //观察者基类
3. class Observer
4. {
5. public:
6. virtual ~Observer()
7. {
8. }
9. virtual void Update(Subject* sub) = 0;
10. virtual void PrintInfo() = 0;
11. protected:
12. Observer()
13. {
14. _st = '\0';
15. }
16. string _st;
17. };
18. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
19. //通知者基类
20. class Subject
21. {
22. public:
23. virtual ~Subject()
24. {
25. }
26. //注册观察者，这样通知者就能通知到观察者
27. virtual void Attach(Observer* obv)
28. {
29. _obvs->push_front(obv);
30. }
31. //注销观察者，通知者不再通知观察者
32. virtual void Detach(Observer* obv)
33. {
34. if (obv != NULL)
35. _obvs->remove(obv);
36. }
37. //通知操作，通知后对于每个注册过的观察者，将会调用自己的update方法
38. virtual void Notify()
39. {
40. list<Observer*>::iterator it;
41. it = _obvs->begin();
42. for (;it != _obvs->end();it++)
43. {
44. (*it)->Update(this);
45. }
46. }
47. virtual void SetState(const string& st) = 0;
48. virtual string GetState() = 0;
49. protected:
50. Subject()
51. {
52. _obvs = new list<Observer*>;
53. }
54. private:
55. list<Observer* >* _obvs;
56. };
57. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
58. //具体的数据通知者
59. class DataSubject:public Subject
60. {
61. public:
62. DataSubject()
63. {
64. _st = '\0';
65. }
66. ~DataSubject()
67. {
68. }
69. //自己的状态
70. string GetState()
71. {
72. return _st;
73. }
74. void SetState(const string& st)
75. {
76. _st = st;
77. }
78. private:
79. string _st;
80. };
81. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
82. //数据表格观察者
83. class SheetObserver:public Observer
84. {
85. public:
86. virtual Subject* GetSubject()
87. {
88. return _sub;
89. }
90. //构造函数里，把自己注册到通知者里
91. SheetObserver(Subject* sub)
92. {
93. _sub = sub;
94. _sub->Attach(this);
95. }
96. virtual ~SheetObserver()
97. {
98. _sub->Detach(this);
99. if (_sub != 0)
100. delete _sub;
101. }
102. //更新操作
103. void Update(Subject* sub)
104. {
105. _st = sub->GetState(); //具体的数据可以从Subject这个通知者中取
106. PrintInfo();
107. }
108. void PrintInfo()
109. {
110. cout<<"Sheet observer.... "<<_sub->GetState()<<endl;
111. }
112. private:
113. Subject* _sub;
114. };
115. //数据图表观察者
116. class ChatObserver:public Observer
117. {
118. public:
119. virtual Subject* GetSubject()
120. {
121. return _sub;
122. }
123. ChatObserver(Subject* sub)
124. {
125. _sub = sub;
126. _sub->Attach(this);
127. }
128. virtual ~ChatObserver()
129. {
130. _sub->Detach(this);
131. if (_sub != 0)
132. {
133. delete _sub;
134. }
135. }
136. //更新操作
137. void Update(Subject* sub)
138. {
139. _st = sub->GetState();
140. PrintInfo();
141. }
142. void PrintInfo()
143. {
144. cout<<"Chat observer.... "<<_sub->GetState()<<endl;
145. }
146. private:
147. Subject* _sub;
148. };
149. //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
150. //测试
151. int main()
152. {
153. DataSubject* sub = new DataSubject();//数据通知者
154. Observer* o1 = new SheetObserver(sub);//表格观察者
155. Observer* o2 = new ChatObserver(sub);//图表观察者
156. sub->SetState("old data");//数据发生变化
157. sub->Notify();//通知者下发通知
158. sub->SetState("new data");
159. sub->Notify();
160. o1->Update(sub); //也可以由观察者自己调用更新函数
161. return 0;
162. }

说明：
1. 在 Observer 模式的实现中，Subject 维护一个 list 作为存储其所有观察者的容器。每当调用 Notify 操作就遍历 list中的 Observer 对象，并广播通知改变状态（调用Observer的Update操作）。
2. 运行示例程序，可以看到当原始数据 Subject 处于状态 “old” 时候，依赖于它的两个观察者都显示 “old”，当原始数据状态改变为 “new” 的时候，依赖于它的两个观察者也都改变为“new”。
3. 可以看到 Observer 与 Subject 互为耦合，但是这种耦合的双方都依赖于抽象，而不依赖于具体。

三. MFC中的观察者模式

MFC 的 View/Document 结构的实现中也采用了观察者模式。

Document 为模式中的通知者，管理应用程序中的数据，View为模式中的观察者，以给定的方显示所关联的
Document中的数据。CDocument类中定义了一个指针列表，用于保存对应的 CView
对象，并定义了一个函数用于对链表中的所有CView的对象进行更新。

结构如下：

原代码如下：

1. //afxwin.h
2. class CDocument : public CCmdTarget
3. {
4. public:
5. // Operations
6. void AddView(CView* pView);      //注册操作
7. void RemoveView(CView* pView);   //注销操作
8. // Update Views (simple update - DAG only)      //通知操作
9. void UpdateAllViews(CView* pSender, LPARAM lHint = 0L,
10. CObject* pHint = NULL);
11. protected:
12. CPtrList m_viewList;                // list of views
13. }
14. //DocCore.cpp
15. void CDocument::AddView(CView* pView)
16. {
17. ASSERT_VALID(pView);
18. ASSERT(pView->m_pDocument == NULL); // must not be already attached
19. ASSERT(m_viewList.Find(pView, NULL) == NULL);   // must not be in list
20. m_viewList.AddTail(pView);          //加入链表中
21. ASSERT(pView->m_pDocument == NULL); // must be un-attached
22. pView->m_pDocument = this;
23. OnChangedViewList();    // must be the last thing done to the document
24. }
25. void CDocument::RemoveView(CView* pView)
26. {
27. ASSERT_VALID(pView);
28. ASSERT(pView->m_pDocument == this); // must be attached to us
29. m_viewList.RemoveAt(m_viewList.Find(pView));  //从链表中删除
30. pView->m_pDocument = NULL;
31. OnChangedViewList();    // must be the last thing done to the document
32. }
33. void CDocument::UpdateAllViews(CView* pSender, LPARAM lHint, CObject* pHint)
34. // walk through all views
35. {
36. ASSERT(pSender == NULL || !m_viewList.IsEmpty());
37. // must have views if sent by one of them
38. POSITION pos = GetFirstViewPosition();        //遍历所有观察者
39. while (pos != NULL)
40. {
41. CView* pView = GetNextView(pos);
42. ASSERT_VALID(pView);
43. if (pView != pSender)
44. pView->OnUpdate(pSender, lHint, pHint);
45. }
46. }

从代码中我们可以看到，AddView 和 RemoveView 相当于注册和注销操作，UpdateAllViews 相当于通知操作，通知操作会依次调用各个CView 对象的 OnUpdate，进行更新。