概要

觀察者模式是一種設(shè)計(jì)模式。設(shè)計(jì)模式是面向?qū)ο笏枷氲募蟪?，GOF在其經(jīng)典著作中總結(jié)了23種設(shè)計(jì)模式，又可分為：創(chuàng)建型、結(jié)構(gòu)型和行為型3個(gè)大類,其中觀察者模式屬于行為型模式。

目錄 

觀察者模式定義

實(shí)現(xiàn)觀察者模式的過程

觀察者模式結(jié)構(gòu)

觀察者模式實(shí)例

觀察者模式總結(jié)

一、觀察者模式定義

1．觀察者模式定義了對象間的一對多依賴關(guān)系。當(dāng)一方的對象改變狀態(tài)時(shí)，所有的依賴者都會(huì)被通知并自動(dòng)被更新。

2．在觀察者模式中，被依賴的一方叫做目標(biāo)或主題（Subject），依賴方叫做觀察者（Observers）。

二、實(shí)現(xiàn)觀察者模式的過程　　

實(shí)現(xiàn)觀察者模式有很多形式，比較直觀的是使用一種“注冊--通知--撤銷注冊”的形式。下面的三個(gè)圖詳細(xì)的描述了這樣一種過程：

1．觀察者

（Observer）將自己注冊到被觀察對象（Subject）中，被觀察對象將觀察者存放在一個(gè)容器（Container）里。

圖一

2．被觀察對象

被觀察對象發(fā)生了某種變化（如圖中的SomeChange），從容器中得到所有注冊過的觀察者，將變化通知觀察者。

圖二

3．撤銷觀察

觀察者告訴被觀察者要撤銷觀察，被觀察者從容器中將觀察者去除。

圖三

觀察者將自己注冊到被觀察者的容器中時(shí)，被觀察者不應(yīng)該過問觀察者的具體類型，而是應(yīng)該使用觀察者的接口。這樣的優(yōu)點(diǎn)是：假定程序中還有別的觀察者，那么只要這個(gè)觀察者也是相同的接口實(shí)現(xiàn)即可。一個(gè)被觀察者可以對應(yīng)多個(gè)觀察者，當(dāng)被觀察者發(fā)生變化的時(shí)候，他可以將消息一一通知給所有的觀察者?；诮涌冢皇蔷唧w的實(shí)現(xiàn)——這一點(diǎn)為程序提供了更大的靈活性。

#p#

三、觀察者模式結(jié)構(gòu)

觀察者模式是對象的行為型模式，又叫做發(fā)表-訂閱（Publish/Subscribe）模式、模型-視圖（Model/View）模式、源-收聽者（Source/Listener）模式或從屬者（Dependents）模式。觀察者模式結(jié)構(gòu)類圖如下：

圖四

1．Subject（主題接口）  

1.1規(guī)定ConcreteSubject的統(tǒng)一接口；

1.2每個(gè)Subject可以有多個(gè)Observer；

2．ConcreteSubject（具體主題）

2.1維護(hù)對所有具體觀察者的引用的列表；

2.2狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)會(huì)發(fā)送通知給所有注冊的觀察者。

3．Observer（觀察者接口）

3.1規(guī)定ConcreteObserver的統(tǒng)一接口；

3.2定義了一個(gè)update()方法，在被觀察對象狀態(tài)改變時(shí)會(huì)被調(diào)用。

4．ConcreteObserver（具體觀察者）

4.1維護(hù)一個(gè)對ConcreteSubject的引用；

4.2特定狀態(tài)與ConcreteSubject同步；

4.3實(shí)現(xiàn)Observer接口，通過update()方法接收ConcreteSubject的通知。

四、觀察者模式實(shí)例

在之前，Bohan向我們分享了一個(gè)關(guān)于開發(fā)下一代基于因特網(wǎng)的天氣監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)例。該監(jiān)測系統(tǒng)涉及到的參數(shù)一共有三種：temperature, humidity, pressure，外界接受到的信息也以三種布告板顯示：currentConditionDisplay會(huì)列出當(dāng)前的氣溫，濕度和氣壓；statisticsDisplay會(huì)列出當(dāng)前的溫度最高，最低和平均值；forecastDisplay列出將來預(yù)測的天氣狀況。

1．普通實(shí)現(xiàn)方法

現(xiàn)在我們用最容易想到的一個(gè)方法來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)：

天氣檢測系統(tǒng)普通做法  
 Public  class WeatherData {  
 //聲明實(shí)例變量…   
 Public void measurementsChanged(){  
     float temp=getTemperature();  
     float humidity = getHumidity();  
     float pressure=getPressure();  
    currentConditionDisplay.update(temp,humidity,pressure);  
     statisticsDisplay.update(temp,humidity,pressure);  
     forecastDisplay.update(temp,humidity,pressure);  
             }  
 } 

的確，該方法可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)，但是仔細(xì)想想面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則就知道這種實(shí)現(xiàn)是有問題的:

currentConditionDisplay.update(temp,humidity,pressure);  
statisticsDisplay.update(temp,humidity,pressure);  
forecastDisplay.update(temp,humidity,pressure); 

這里違背了“面向接口編程，而不要面向?qū)崿F(xiàn)編程”的原則，會(huì)使我們在增加或刪除不同的布告板時(shí)必須修改程序。也就是說，布告板相關(guān)的部分是系統(tǒng)中最不穩(wěn)定的部分，應(yīng)該將其單獨(dú)隔離開。針對這個(gè)問題，我們可以想到曾經(jīng)學(xué)過的另一個(gè)原則：“找到系統(tǒng)中變化的部分，將變化的部分同其它穩(wěn)定的部分隔開”。因此，我們將使用觀察者模式來實(shí)現(xiàn)該天氣監(jiān)測系統(tǒng)。

2．觀察者模式實(shí)現(xiàn)方法

就天氣監(jiān)測系統(tǒng)問題的應(yīng)用場景來說，WeatherData可以作為ConcreteSubject（具體主題）來看待，而不同的布告板（currentConditionDisplay、statisticsDisplay、forecastDisplay）則可以作為ConcreteObserver（具體觀察者）來看待，也就是說布告板觀察WeatherData對象，如果WeatherData對象有任何狀態(tài)變化，則立刻更新布告板的數(shù)據(jù)信息。 下面是詳細(xì)的代碼實(shí)現(xiàn)：

2.1主題接口ISubject.cs：

public interface ISubject  
      {  
          void RegisterObserver(IObserver o);  
         void RemoveObserver(IObserver o);  
          void NotifyObserver();  
      } 

2.2觀察者接口IObserver.cs：

public interface IObserver  
     {       //給update()方法定義了三個(gè)對應(yīng)不同氣象數(shù)據(jù)的參數(shù)。  
          void Update(float temperature, float humidity, float pressure);  
      } 

2.3用于顯示結(jié)果的接口IDisplayElement.cs：

public interface IDisplayElement  
      {  
         void  Display();  
       } 

2.4具體主題WeatherData.cs：

這個(gè)類是ISubject的具體實(shí)現(xiàn)，內(nèi)部使用ArrayList來記錄所有注冊的觀察者，SetMeasurements() 方法是用來模擬在天氣狀況改變的時(shí)候自動(dòng)觸發(fā)MeasurementsChanged()方法的機(jī)制。

具體主題WeatherData  
 public class WeatherData : ISubject  
      {  
          private ArrayList observers;  
          private float temperature;  
          private float humidity;  
          private float pressure;  
   
         public WeatherData()  
         {  
             observers = new ArrayList();  
         }  
       #region  ISubject Members    
            //注冊觀察者  
         public void RegisterObserver(IObserver o)  
         {  
             observers.Add(o);  
         }  
          //移除觀察者  
         public void RemoveObserver(IObserver o)  
         {  
             int i = observers.IndexOf(o);  
             if(i >= 0)  
             {  
                 observers.Remove(o);  
             }  
         }  
          //通知所有觀察者  
         public void NotifyObserver()  
         {  
             foreach(IObserver observer in observers)  
             {  
                 observer.Update(temperature,humidity,pressure);  
             }  
         }  
       #endregion  
         public void MeasurementsChanged()  
         {       //更新數(shù)據(jù)  
             NotifyObserver();  
         }  
         public void SetMeasurements(float temperature, float humidity,float pressure)  
         {  
             this.temperature = temperature;  
             this.humidity = humidity;  
             this.pressure = pressure;  
             MeasurementsChanged();  
         }  
     } 

#p#

2.5具體觀察者：

• CurrentConditionsDisplay.cs:

這個(gè)類是IObserver和IDisplayElement的具體實(shí)現(xiàn)，代表顯示當(dāng)前天氣狀況的具體布告板對象，其內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)ISubject類型的變量，該變量在CurrentConditionsDisplay的構(gòu)造函數(shù)中被初始化，同時(shí)調(diào)用ISubject.registerObserver()方法，實(shí)現(xiàn)訂閱ISubject。

CurrentConditionsDisplay   
 public class CurrentConditionsDisplay :IObserver, IDisplayElement  
       {  
           private float temperature;  
           private float humidity;  
           private float pressure;  
          private ISubject weatherData;  
    
          public CurrentConditionsDisplay(ISubject weatherData)  
          {  
              this.weatherData = weatherData;  
              weatherData.RegisterObserver(this);  
          }  
       #region IObserver Members  
      public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)  
          {  
               //獲取更新的溫度數(shù)據(jù)  
               //獲取更新的濕度數(shù)據(jù)  
               //獲得更新的氣壓數(shù)據(jù)  
              this.temperature = temperature;  
              this.humidity = humidity;  
              this.pressure = pressure;  
             Display();  
         }  
          #endregion  
     #region IDisplayElement Members  
       public void Display()   //顯示當(dāng)前觀測值  
          {  
              Console.WriteLine( "Current conditions: " + temperature +"F degrees and " + humidity + "% humidity and "+pressure+"f pressure");  
          }  
          #endregion  
      } 

• ForcastDisplay.cs:

ForcastDisplay   
  public class ForcastDisplay : IObserver, IDisplayElement  
     {   //顯示預(yù)測的天氣預(yù)報(bào)的觀察者  
         private float currentPressure = 30.2f;  
         private float lastPressure;  
         private ISubject weatherData;  
   
         public ForcastDisplay(ISubject weatherData)  
         {  
             this.weatherData = weatherData;  
             weatherData.RegisterObserver(this);  
         }  
         #region IObserver Members  
         // 獲取更新的氣壓數(shù)據(jù)  
         public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)  
         {  
             lastPressure = currentPressure;  
             currentPressure = pressure;  
             Display();  
         }  
         #endregion  
         #region IDisplayElement Members  
          //顯示預(yù)測的天氣預(yù)報(bào)  
         public void Display()        
         {  
             StringBuilder sb = new StringBuilder();  
             sb.Append("Forecast: ");  
   
             if (currentPressure > lastPressure)  
             {  
                 sb.Append("Improving weather on the way!");  
             }  
             else if (currentPressure == lastPressure)  
             {  
                 sb.Append("More of the same");  
             }  
             else if (currentPressure < lastPressure)  
             {  
                 sb.Append("Watch out for cooler, rainy weather");  
             }  
             Console.WriteLine(sb.ToString());  
         }  
         #endregion  
     } 

• StatisticsDisplay.cs:

StatisticsDisplay  
    public class StatisticsDisplay : IObserver, IDisplayElement  
       {  
             //顯示平均、最大、最小觀測值的觀察者  
        //F為華氏溫度，攝氏＝5/9（F－32）  
            #region Members  
           private float maxTemp = 0.0f;  
          private float minTemp = 200;                                      
          private float temperatureSum = 0.0f;  
          private int numReadings = 0;  
          private ISubject weatherData;  
          #endregion//Members  
         #region NumberOfReadings Property  
            public int NumberOfReadings  
          {  
              get 
              {  
                  return numReadings;  
               }  
          }  
          #endregion//NumberOfReadings Property  
          #region Constructor  
          public StatisticsDisplay(ISubject weatherData)  
          {  
              this.weatherData = weatherData;  
              weatherData.RegisterObserver(this);  
          }  
          #endregion///Constructor  
         #region IObserver Members  
      //獲取更新的溫度數(shù)據(jù)  
          public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)  
          {  
              temperatureSum += temperature;  
              numReadings++;  
              if (temperature > maxTemp)   
              {  
                  maxTemp = temperature;  
              }  
              if (temperature < minTemp)   
              {  
                  minTemp = temperature;  
              }  
              Display();    
          }  
          #endregion   
         #region IDisplayElement Members   
           public void Display()  
          {  
              Console.WriteLine("Avg/Max/Min temperature = " +(temperatureSum / numReadings)+ "F/" + maxTemp + "F/" + minTemp + "F");  
          }  
          #endregion   
 } 

#p#

2.6主類實(shí)現(xiàn)Program.cs:

主類實(shí)現(xiàn)  
 public class program  
     {//實(shí)現(xiàn)天氣監(jiān)測系統(tǒng)的主類  
         public static void Main(String[] args)  
         {  
             WeatherData weatherData = new WeatherData();  
             ForcastDisplay forecastDisplay = new ForcastDisplay(weatherData);  
             StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData);  
             CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);  
             weatherData.SetMeasurements(84, 66, 31.6f);  
             weatherData.SetMeasurements(88, 72, 30.0f);  
             weatherData.SetMeasurements(86, 85, 30.0f);  
         }  
     } 

2.7運(yùn)行后結(jié)果如下：

Forecast: Improving weather on the way!  
 
Avg/Max/Min temperature = 84F/84F/84F  
 
Current conditions: 84F degrees and 66% humidity and 31.6f pressure  
 
Forecast: Watch out for cooler, rainy weather  
 
Avg/Max/Min temperature = 86F/88F/84F  
 
Current conditions: 88F degrees and 72% humidity and 30f pressure  
 
Forecast: More of the same  
 
Avg/Max/Min temperature = 86F/88F/84F  
 
Current conditions: 86F degrees and 85% humidity and 30f pressure 

五、觀察者模式總結(jié)

1．觀察者模式有以下的優(yōu)點(diǎn)：

1.1觀察者模式在被觀察者和觀察者之間建立一個(gè)抽象的耦合。被觀察者角色所知道的只是一個(gè)具體觀察者列表，每一個(gè)具體觀察者都符合一個(gè)抽象觀察者的接口。被觀察者并不認(rèn)識(shí)任何一個(gè)具體觀察者，它只知道它們都有一個(gè)共同的接口。

由于被觀察者和觀察者沒有緊密地耦合在一起，因此它們可以屬于不同的抽象化層次。如果被觀察者和觀察者都被扔到一起，那么這個(gè)對象必然跨越抽象化和具體化層次。

1.2觀察者模式支持廣播通訊，被觀察者會(huì)向所有的登記過的觀察者發(fā)出通知。

1.3通過Observer模式，把一對多對象之間的通知依賴關(guān)系的變得更為松散，大大地提高了程序的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，也很好的符合了開放-封閉原則。

2．觀察者模式有下面的缺點(diǎn)：

2.1如果一個(gè)被觀察者對象有很多的直接和間接的觀察者的話，將所有的觀察者都通知到會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間。

2.2如果在被觀察者之間有循環(huán)依賴的話，被觀察者會(huì)觸發(fā)它們之間進(jìn)行循環(huán)調(diào)用，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。在使用觀察者模式時(shí)要特別注意這一點(diǎn)。

2.3如果對觀察者的通知是通過另外的線程進(jìn)行異步投遞的話，系統(tǒng)必須保證投遞是以自恰的方式進(jìn)行的。

2.4雖然觀察者模式可以隨時(shí)使觀察者知道所觀察的對象發(fā)生了變化，但是觀察者模式?jīng)]有相應(yīng)的機(jī)制使觀察者知道所觀察的對象是怎么發(fā)生變化的。

3．觀察者模式的適用性：

3.1當(dāng)一個(gè)抽象模型有兩個(gè)方面, 其中一個(gè)方面依賴于另一方面。將這二者封裝在獨(dú)立的對象中以使它們可以各自獨(dú)立地改變和復(fù)用。

3.2當(dāng)一個(gè)對象的改變需要同時(shí)改變其它對象, 而不知道具體有多少對象有待改變。

3.3當(dāng)一個(gè)對象必須通知其它對象，而它又不能假定其它對象是誰。換言之, 你不希望這些對象是緊密耦合的?！　?/p>

源碼下載：天氣監(jiān)測系統(tǒng)的源碼 Weather

原文鏈接：http://www.cnblogs.com/YZDONET/archive/2012/08/15/2639702.html