一步一步改写Observer观察者模式

news2024/9/30 11:41:01

简单的概述：

Observer模式是建立一个一（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”的多也能够同步自动改变。

Observer的结构：

Subject相当于消息的通知者，他提供对于依赖于他的观察者们进行添加注册，删除注销的操作，并且提供了使得依赖于他的所有观察者同步消息的操作Notify。

Observer就是观察者，他提供一个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（Notify里调用Update）。

除了上面两个主类，我们还需要具体的通知者类，和具体的观察者类。具体的通知者根据具体要求有着自己的Notify通知的函数，同理不同的观察者对于响应通知之后有着自己不同的update更新方式。

所以就清楚了Notify和update要作为纯虚函数存在，Observer，Subject就是抽象类，需要派生各个具体的子类

明白了上面的结构，我们举一个实例

对于苦逼的上班族来说摸鱼再正常不过了，当老板不在的时候，员工可以偷偷干一些自己的事情，但是总不可能看一眼老板摸一下鱼，看一眼老板摸一下鱼....这样肯定不行嘛，那么就需要一个人去通知大家老板有没有来。通知消息的人把和自己关系好的添加到通知名单里面，如果老板来了，就通知一下他们，被通知到的人就去更改自己的状态。

如下图所示：

我们创建一个Observer主类，假如我们摸鱼只能看球或者看股票，那么就要有具体的看球子类和看股票子类，不同的子类干不同的事情

对于Subject主类，我们只有一个秘书子类去当做具体的消息通知者

Observer范例代码：

//观察者模式
class Subject;
//员工 观察者
class Observer {//基类 抽象类
protected:
	string _name;
	Subject* _sub;
public:
	Observer(const string& name, Subject* sub)
		:_name(name), _sub(sub) {
		cout << "Create Observer" << endl;
	}

	virtual ~Observer() {
		cout << "Destroy Observer" << endl;
	}

	virtual void update() = 0;//得到消息后 不同的更新方式
};

//不同状态的员工
//去炒股
class StockObserver :public Observer {
public:
	StockObserver(const string& name, Subject* sub)
		:Observer(name, sub) {
		cout << "创建看股票的观察者" << endl;
	}
	~StockObserver() {
		cout << "析构看股票的观察者" << endl;
	}
	void update();
};
//去看球
class SoccerObserver :public Observer {
public:
	SoccerObserver(const string& name, Subject* sub)
		:Observer(name, sub) {
		cout << "创建看足球的观察者" << endl;
	}
	~SoccerObserver() {
		cout << "析构看足球的观察者" << endl;
	}
	void update();
};

//消息通知者
class Subject {//抽象类
protected:
	list<Observer*>_obslist;//存放着观察者的信息
	bool _is_boss;//boss来了没有
	string _message;//boss来没来，秘书持有的消息
public:
	Subject() :_is_boss(false), _message("boss没来,干自己的事") {
		cout << "创建消息通知者" << endl;
	}
	~Subject() {
		removeObserver();
		cout << "析构消息通知者" << endl;
	}
	void SetChanged() {
		_is_boss = true;
		_message = "boss来了！";
	}

	void ClearChanged() {
		_is_boss = false;
		_message = "boss没来,干自己的事";
	}
	bool GetChanged()const {
		//获得老板的状态
		return _is_boss;
	}
	const string& GetMessage()const {
		return _message;
	}
public:
	void addObserver(Observer* obs)//添加观察者
	{
		_obslist.push_back(obs);
	}
	void removeObserver(Observer* obs)//移除观察者
	{
		auto it = find(_obslist.begin(), _obslist.end(), obs);
		if (it != _obslist.end())
		{
			_obslist.erase(it);
		}
		//_obslist.remove(obs);
	}
	void removeObserver()//清空所有观察者
	{
		//重载
		_obslist.clear();
	}
	int countObserver()const //观察者个数
	{
		return _obslist.size();
	}
	virtual void notify() = 0;//通知 纯虚函数

};
//秘书类 继承消息通知者
class Secretary :public Subject {
public:
	Secretary() {
		cout << "创建秘书" << endl;
	}
	~Secretary() {
		cout << "析构秘书" << endl;
	}
public:
	void notify() {
		for (auto& obs : _obslist) {
			obs->update();
		}
		ClearChanged();
	}
};
void StockObserver::update()
{
	cout << _name << "接收到到信息" << endl;
	if (_sub->GetChanged())
	{
		cout << _sub->GetMessage() << "停止炒股,认真工作" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "boss 没有来!" << _sub->GetMessage() << endl;
	}
}
void SoccerObserver::update()
{
	cout << _name << "接收到到信息" << endl;
	if (_sub->GetChanged())
	{
		cout << _sub->GetMessage() << "停止看球,认真工作" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "boss 没有来!" << _sub->GetMessage() << endl;
	}
}
int main()
{
	//秘书
	Subject* ms = new Secretary();
	//员工
	Observer* zs = new SoccerObserver("张三", ms);
	Observer* xm = new SoccerObserver("小明", ms);
	Observer* xh = new StockObserver("小红", ms);
	//秘书和员工建立了良好关系，秘书把他们加入自己的受信列表里
	ms->addObserver(zs);
	ms->addObserver(xm);
	ms->addObserver(xh);
	//秘书通知一下
	ms->SetChanged();
	ms->notify();
	
	//把小明移除了
	ms->removeObserver(xm);
    ms->SetChanged();
	ms->notify();
	
	return 0;
}

上面就是一个基本的observer的demo

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 “false” 时候，依赖于它的两个观察者都显示 “false”，当原始数据状态改变为 “true” 的时候，依赖于它的两个观察者也都改变为“true”。
3. 可以看到 Observer 与 Subject 两个基类互为耦合，但是这种耦合的双方都依赖于抽象，而不依赖于具体。各个派生子类互相独立

下面我们改写上面的demo

跑了程序我们会发现，没有析构这些员工，即使多加一些delete，会很麻烦的，再者再通知notify函数，它里面是需要obs对象的，有可能调用顺序不对了，程序就死了

	delete zs;
	delete xm;
	delete xh;

那么需要用智能指针去解决，怎么用是取决于具体场景的。

如果说员工没有加班，上下班不需要请示，那么秘书这个通知者就以weak_ptr去管理，因为有可能秘书下班了，员工还没有下班，员工的存活秘书管不着。

如果规定员工上下班就得归秘书管，秘书不下班，员工也走不了~~，这样的话秘书就需要用shared_ptr去控制员工的生存期

下面的话我们以第二种方式去改写一下；

class Subject;
//员工 观察者
class Observer {//基类 抽象类
protected:
	string _name;
	//Subject* _sub;
	weak_ptr<Subject>_sub;
public:
	Observer(const string& name, weak_ptr<Subject> sub)
		:_name(name), _sub(sub) {
		cout << "Create Observer" << endl;
	}

	virtual ~Observer() {
		cout << "Destroy Observer" << endl;
	}

	virtual void update() = 0;//得到消息后 不同的更新方式
};


//不同状态的员工
//去炒股
class StockObserver :public Observer {
public:
	StockObserver(const string& name, weak_ptr<Subject> sub)
		:Observer(name, sub) {
		cout << "创建看股票的观察者" << endl;
	}
	~StockObserver() {
		cout << "析构看股票的观察者" << endl;
	}
	void update();
};
//去看球
class SoccerObserver :public Observer {
public:
	SoccerObserver(const string& name, weak_ptr<Subject> sub)
		:Observer(name, sub) {
		cout << "创建看足球的观察者" << endl;
	}
	~SoccerObserver() {
		cout << "析构看足球的观察者" << endl;
	}
	void update();
};


//消息通知者
class Subject {//抽象类
protected:
	//list<Observer*>_obslist;//存放着观察者的信息
	list<shared_ptr<Observer>>_obslist;
	bool _is_boss;//boss来了没有
	string _message;//boss来没来，秘书持有的消息
public:
	Subject() :_is_boss(false), _message("boss没来,干自己的事") {
		cout << "创建消息通知者" << endl;
	}
	~Subject() {
		removeObserver();
		cout << "析构消息通知者" << endl;
	}
	void SetChanged() {
		_is_boss = true;
		_message = "boss来了！";
	}

	void ClearChanged() {
		_is_boss = false;
		_message = "boss没来,干自己的事";
	}
	bool GetChanged()const {
		//获得老板的状态
		return _is_boss;
	}
	const string& GetMessage()const {
		return _message;
	}
public:
	void addObserver(shared_ptr<Observer>obs)//添加观察者
	{
		_obslist.push_back(obs);
	}
	void removeObserver(shared_ptr<Observer> obs)//移除观察者
	{
		auto it = find(_obslist.begin(), _obslist.end(), obs);
		if (it != _obslist.end())
		{
			_obslist.erase(it);
		}
		//_obslist.remove(obs);
	}
	void removeObserver()//清空所有观察者
	{
		//重载
		_obslist.clear();
	}
	int countObserver()const //观察者个数
	{
		return _obslist.size();
	}
	virtual void notify() = 0;//通知 纯虚函数

};
//秘书类 继承消息通知者
class Secretary :public Subject {
public:
	Secretary() {
		cout << "创建秘书" << endl;
	}
	~Secretary() {
		cout << "析构秘书" << endl;
	}
public:
	void notify() {
		for (auto& obs : _obslist) {
			obs->update();
		}
		ClearChanged();
	}
};
void StockObserver::update()
{
	cout << _name << "接收到到信息" << endl;
	shared_ptr<Subject>pa = _sub.lock();
	if (!pa)return;
	if (pa->GetChanged())
	{
		cout << pa->GetMessage() << "停止炒股,认真工作" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "boss 没有来!" << pa->GetMessage() << endl;
	}
}
void SoccerObserver::update()
{
	cout << _name << "接收到到信息" << endl;
	shared_ptr<Subject>pa = _sub.lock();
	if (!pa)return;
	if (pa->GetChanged())
	{
		cout << pa->GetMessage() << "停止看球,认真工作" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "boss 没有来!" << pa->GetMessage() << endl;
	}
}
int main()
{
	//秘书
	shared_ptr<Subject> ms(new Secretary());
	//员工
	shared_ptr<Observer> zs (new SoccerObserver("张三", ms));
	shared_ptr<Observer> xm(new SoccerObserver("小明", ms)) ;
	shared_ptr<Observer> xh(new StockObserver("小红", ms)) ;
	//秘书和员工建立了良好关系，秘书把他们加入自己的受信列表里
	ms->addObserver(zs);
	ms->addObserver(xm);
	ms->addObserver(xh);
	//秘书通知一下
	ms->SetChanged();
	ms->notify();
	
	//把小明移除了
	ms->removeObserver(xm);
	ms->SetChanged();
	ms->notify();
	
	return 0;
}

改写成多线程版本的Observer模式

依旧写的是消息发送者生存期到了员工才去析构，把上面demo版增改成如下：

void fun_xm(shared_ptr<Subject>sub)
{
	shared_ptr<Observer> xm(new SoccerObserver("小明", sub));
	sub->addObserver(xm);//此时秘书没死 xm也没死
	cout << "小明上班了."<<endl;
	for (int i = 0; i < 5; ++i)
	{
		this_thread::sleep_for(chrono::microseconds(1000));
	}
	cout << "小明下班了...." << endl;
}
void fun_zs(shared_ptr<Subject>sub)
{
	shared_ptr<Observer> zx(new SoccerObserver("张三", sub));
	sub->addObserver(zx);//此时秘书没死 zs也没死
	cout << "张三上班了." << endl;
}
void fun_xh(shared_ptr<Subject>sub)
{
	shared_ptr<Observer> xh(new StockObserver("小红", sub));
	sub->addObserver(xh);//此时秘书没死 xh也没死
	cout << "小红上班了." << endl;
}
int main()
{
	//秘书
	shared_ptr<Subject> sub(new Secretary());
	
	thread tha(fun_zs, sub);
	thread thb(fun_xm, sub);
	thread thc(fun_xh, sub);
	this_thread::sleep_for(chrono::microseconds(200));
	for (int i = 0; i < 5; ++i)
	{
		if (rand() % 2 == 0)
		{
			sub->SetChanged();
		}
		else
		{
			sub->ClearChanged();
		}
		sub->notify();
		cout << endl;
		this_thread::sleep_for(chrono::microseconds(500));
	}
	tha.join();
	thb.join();
	thc.join();
	return 0;
}

想只有一个消息的发送者的话，秘书这个类改写成单例模式

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