设计模式之观察者模式(学习笔记)
定义
观察者模式是一种行为型设计模式,它定义了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会收到通知并自动更新。这种模式用于实现对象之间的解耦,使得一个对象的变化可以通知并更新多个依赖对象,而无需直接引用它们。
为什么使用观察者模式?
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解耦
- 观察者模式将观察者(Observer)和被观察者(Subject)解耦,两个对象之间的依赖关系被转化为依赖接口。
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动态增加观察者
- 观察者模式允许在运行时动态增加或删除观察者,灵活性更高。
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维护简便
- 当被观察者的状态发生变化时,所有依赖对象自动更新,无需手动管理这些依赖关系,简化了维护。
实现步骤
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定义抽象主题类
- 定义一个抽象主题类,声明添加、删除观察者的方法,以及通知所有观察者的方法。
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实现具体主题类
- 实现具体主题类,包含状态变化时的通知逻辑。
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定义抽象观察者类
- 定义一个抽象观察者类,声明更新方法,具体观察者实现这个方法来更新自身状态。
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实现具体观察者类
- 实现具体观察者类,实现更新方法,根据被观察者的变化更新自身状态。
优缺点和适用场景
优点
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解耦
- 观察者与被观察者之间的耦合度降低,代码更加模块化和易于维护。
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灵活性
- 可以动态地增加或删除观察者,灵活地响应需求变化。
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自动更新
- 被观察者状态变化时,所有观察者都会自动收到通知并更新状态,无需手动调用。
缺点
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可能导致性能问题
- 如果有大量观察者,通知所有观察者可能会导致性能开销。
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调试困难
- 观察者模式涉及多个对象之间的通知和更新,可能会导致调试变得复杂。
适用场景
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事件处理系统
- 例如 GUI 事件处理系统,当用户触发某个事件时,所有相关的处理函数都需要被通知。
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模型-视图-控制器(MVC)架构
- 模型(Model)作为被观察者,视图(View)作为观察者,当模型的数据发生变化时,视图会自动更新显示。
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订阅-发布系统
- 允许对象订阅事件并在事件发生时接收通知,实现松耦合的事件处理机制。
例子:股票市场
假设我们有一个股票市场系统,当某只股票的价格变化时,所有关注这只股票的投资者都会收到通知。我们可以使用观察者模式来实现这一功能。
#include <iostream> #include <vector> #include <memory> /* 在这个例子中,当股票价格发生变化时,所有的投资者都会收到通知并更新他们的状态。观察者模式使得我们可以轻松地添加或删除投资者,而不需要修改股票类的代码,从而实现了解耦和灵活性。 */ // 抽象观察者类:投资者 class Investor { public: virtual ~Investor() {} virtual void update(double price) = 0; }; // 具体观察者类:具体投资者 class ConcreteInvestor : public Investor { private: std::string name; public: ConcreteInvestor(const std::string& name) : name(name) {} void update(double price) override { std::cout << "Investor " << name << " is notified. New stock price: " << price << std::endl; } }; // 抽象主题类:股票 class Stock { public: virtual ~Stock() {} virtual void addObserver(std::shared_ptr<Investor> investor) = 0; virtual void removeObserver(std::shared_ptr<Investor> investor) = 0; virtual void notifyObservers() = 0; }; // 具体主题类:具体股票 class ConcreteStock : public Stock { private: std::vector<std::shared_ptr<Investor>> investors; double price; public: void addObserver(std::shared_ptr<Investor> investor) override { investors.push_back(investor); } void removeObserver(std::shared_ptr<Investor> investor) override { investors.erase(std::remove(investors.begin(), investors.end(), investor), investors.end()); } void notifyObservers() override { for (const auto& investor : investors) { investor->update(price); } } void setPrice(double newPrice) { price = newPrice; notifyObservers(); } }; int main() { // 创建具体股票 std::shared_ptr<ConcreteStock> stock = std::make_shared<ConcreteStock>(); // 创建具体投资者 std::shared_ptr<Investor> investor1 = std::make_shared<ConcreteInvestor>("Alice"); std::shared_ptr<Investor> investor2 = std::make_shared<ConcreteInvestor>("Bob"); // 添加投资者到股票的观察者列表中 stock->addObserver(investor1); stock->addObserver(investor2); // 修改股票价格 stock->setPrice(100.0); stock->setPrice(105.0); return 0; }
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