C++设计模式编程中的观察者模式使用示例


概述:
最近中国股市起起伏伏,当然了起伏就用商机,小明发现商机后果断想入市,买入了中国证券,他想在电脑客户端上,网页上,手机上,iPad上都可以查看到该证券的实时行情,这种情况下我们应该怎么设计我们的软件呢?我们可以这样:小明的所有客户端上都订阅中国证券这个股票,只要股票一有变化,所有的客户端都会被通知到并且被自动更新。
这就是我们的观察者模式,她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。

类图:

可以看出,在这个观察者模式的实现里有下面这些角色:
抽象主题(Subject)角色:主题角色把所有对观察考对象的引用保存在一个聚集里,每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供一个接口,可以增加和删除观察者对象,主题角色又叫做抽象被观察者(Observable)角色,一般用一个抽象类或者一个接口实现。
抽象观察者(Observer)角色:为所有的具体观察者定义一个接口,在得到主题的通知时更新自己。这个接口叫做更新接口。抽象观察者角色一般用一个抽象类或者一个接口实现。在这个示意性的实现中,更新接口只包含一个方法(即Update()方法),这个方法叫做更新方法。
具体主题(ConcreteSubject)角色:将有关状态存入具体现察者对象;在具体主题的内部状态改变时,给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色又叫做具体被观察者角色(Concrete Observable)。具体主题角色通常用一个具体子类实现。
具体观察者(ConcreteObserver)角色:存储与主题的状态自恰的状态。具体现察者角色实现抽象观察者角色所要求的更新接口,以便使本身的状态与主题的状态相协调。如果需要,具体现察者角色可以保存一个指向具体主题对象的引用。具体观察者角色通常用一个具体子类实现。      
从具体主题角色指向抽象观察者角色的合成关系,代表具体主题对象可以有任意多个对抽象观察者对象的引用。之所以使用抽象观察者而不是具体观察者,意味着主题对象不需要知道引用了哪些ConcreteObserver类型,而只知道抽象Observer类型。这就使得具体主题对象可以动态地维护一系列的对观察者对象的引用,并在需要的时候调用每一个观察者共有的Update()方法。这种做法叫做"针对抽象编程"。

概念
观察者模式是讲有一个目标,众多个观察者去“观察”目标。目标是目标抽象类的一个派生类,观察者是观察者抽象类的一个派生类。当目标类的数据改变,所有对应的观察者对应去更新自己的状态
可以使用的情况:比如有一个世界时钟程序,有多个图形时钟去显示比如北京时区,巴黎时区,等等。如果设置一个北京时间,那么其他时钟图形都需要更新(加上或者减去时差值)。典型的图形界面设计随处可见,一个温度程序,在温度湿度等条件改变时,要更新多种显示图形来呈现。

实例
使用时,首先定义一个Subject的类对象,然后再定义多个Observer类(派生类)对象,每个Observer对象指定自己被注册到哪个Subject对象内。

示例:

#include<vector>
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
 
class Subject;
 
class Observer{          //观察者抽象类
public:
 virtual void update(Subject *base)=0;
protected:
 Subject * _subject;
};
 
class Subject{          //目标抽象类
public:
 string s1;            //数据值,可以作为私有数据,然后定义一个借口去返回值,这里为了省事
 int i1;               //数据值
 void regiObserver(Observer *obs){
  _observer.push_back(obs);
   cout<<"已注册"<<endl;
 }
 void deleObserver(Observer *obs){
  _observer.pop_back();
 }
 void notify(){        //更新所有的观察者
  vector<Observer *>::iterator it;
  for(it = _observer.begin(); it != _observer.end(); it++)
   (*it)->update(this);
 } 
private:
 vector<Observer *> _observer;    //观察者容器
};
 
class FSubject:public Subject{        
public:
 void set(string s,int i){
  s1 = s;
  i1 = i;
  notify();                  //通知观察者。主函数的执行顺序已经保证了所有的观察者都已经进入容器内
 }
};
 
class FObserver :public Observer{  //第一个观察者派生类
public:
 FObserver(Subject *base):Observer(){
  _subject = base;
  _subject->regiObserver(this);
 }
 void update(Subject *base){
  s1 = base->s1;
  i1 = base->i1;
  display();
 }
 void display(){
  cout<<"更新值,第一个\n"<<s1<<endl;
  cout<<i1<<endl;
 }
private:
 string s1;
 int i1;
};
 
class SObserver:public Observer{  //第二个观察者派生类
 public:
 SObserver(Subject * base){
  _subject = base;
  _subject->regiObserver(this);
 }
 void update(Subject *base){
  s1 = base->s1;
  i1 = base->i1;
  display();
 }
  void display(){
  cout<<"更新值,第二个\n"<<s1<<endl;
  cout<<i1<<endl;
 }
private:
 string s1;
 int i1;
};
 
int main()
{
 FSubject * sub = new FSubject;
 FObserver * one = new FObserver(sub);
 SObserver * two = new SObserver(sub);
 sub->set("ok",3);
 return 0;

}
 Subject 类中的容器对象维护者所有对观察者的引用,目的是在notify中去更新所有的观察者,即通过遍历去调用观察者->update()。

观察者中的update()作用是完成观察者需要完成的事,比如在上例中,去更新自身保存的副本值,然后并显示出来。

Observer类中有一个Subject指针非常重要,在观察者的派生类的构造函数,需要去把自身的this传递过去进行注册。

Observer中有和Subject同样的数据,也可以设置为局部变量,仅仅是完成观察者需要做的事就行,而不必存储。



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