设计模式C++实现(15)——观察者模式

本文介绍了软件设计中的观察者模式,并提供了C++的具体实现示例。观察者模式定义了对象间的一对多依赖关系,当一个对象状态改变时,所有依赖对象都会自动更新。通过博主与读者的关系来说明该模式的应用。

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       软件领域中的设计模式为开发人员提供了一种使用专家设计经验的有效途径。设计模式中运用了面向对象编程语言的重要特性:封装、继承、多态,真正领悟设计模式的精髓是可能一个漫长的过程,需要大量实践经验的积累。最近看设计模式的书,对于每个模式,用C++写了个小例子,加深一下理解。主要参考《大话设计模式》和《设计模式:可复用面向对象软件的基础》两本书。本文介绍观察者模式的实现。

        观察者模式: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。它还有两个别名,依赖(Dependents),发布-订阅(Publish-Subsrcibe)。可以举个博客订阅的例子,当博主发表新文章的时候,即博主状态发生了改变,那些订阅的读者就会收到通知,然后进行相应的动作,比如去看文章,或者收藏起来。博主与读者之间存在种一对多的依赖关系。下面给出相应的UML图设计。


       可以看到博客类中有一个观察者链表(即订阅者),当博客的状态发生变化时,通过Notify成员函数通知所有的观察者,告诉他们博客的状态更新了。而观察者通过Update成员函数获取博客的状态信息。代码实现不难,下面给出C++的一种实现。

//观察者
class Observer  
{
public:
	Observer() {}
	virtual ~Observer() {}
	virtual void Update() {} 
};
//博客
class Blog  
{
public:
	Blog() {}
	virtual ~Blog() {}
	void Attach(Observer *observer) { m_observers.push_back(observer); }	 //添加观察者
	void Remove(Observer *observer) { m_observers.remove(observer); }        //移除观察者
	void Notify() //通知观察者
	{
		list<Observer*>::iterator iter = m_observers.begin();
		for(; iter != m_observers.end(); iter++)
			(*iter)->Update();
	}
	virtual void SetStatus(string s) { m_status = s; } //设置状态
	virtual string GetStatus() { return m_status; }    //获得状态
private:
	list<Observer* > m_observers; //观察者链表
protected:
	string m_status; //状态
};

      以上是观察者和博客的基类,定义了通用接口。博客类主要完成观察者的添加、移除、通知操作,设置和获得状态仅仅是一个默认实现。下面给出它们相应的子类实现。     

//具体博客类
class Blog优快云 : public Blog
{
private:
	string m_name; //博主名称
public:
	Blog优快云(string name): m_name(name) {}
	~Blog优快云() {}
	void SetStatus(string s) { m_status = "优快云通知 : " + m_name + s; } //具体设置状态信息
	string GetStatus() { return m_status; }
};
//具体观察者
class ObserverBlog : public Observer   
{
private:
	string m_name;  //观察者名称
	Blog *m_blog;   //观察的博客,当然以链表形式更好,就可以观察多个博客
public: 
	ObserverBlog(string name,Blog *blog): m_name(name), m_blog(blog) {}
	~ObserverBlog() {}
	void Update()  //获得更新状态
	{ 
		string status = m_blog->GetStatus();
		cout<<m_name<<"-------"<<status<<endl;
	}
};
      客户的使用方式:

//测试案例
int main()
{
	Blog *blog = new Blog优快云("wuzhekai1985");
	Observer *observer1 = new ObserverBlog("tutupig", blog);
	blog->Attach(observer1);
	blog->SetStatus("发表设计模式C++实现(15)——观察者模式");
	blog->Notify();
	delete blog; delete observer1;
	return 0;
}
      本人享有博客文章的版权,转载请标明出处 http://blog.youkuaiyun.com/wuzhekai1985


### C++观察者模式实现与示 #### 什么是观察者模式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关系,使得当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都会自动得到通知并更新[^1]。 #### 观察者模式的核心组成 观察者模式主要由以下几个部分构成: - **Subject(主题/被观察者)**:负责管理观察者列表,并提供增加、删除观察者的接口。当其状态发生变化时,会通知所有的观察者。 - **Observer(观察者)**:定义了一个更新接口,用于接收来自主题的通知。 - **ConcreteSubject(具体主题)**:继承自 Subject,维护自身的状态,并在状态变化时调用通知方法。 - **ConcreteObserver(具体观察者)**:继承自 Observer,持有一个指向具体主题的引用,在接收到通知后执行特定的操作[^4]。 --- #### 示代码:公司发布通知示 下面是一个基于上述概念的具体实现——总公司发布加班通知,各分公司根据总公司的通知调整各自的作息时间并向员工传达具体的安排: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <string> // 定义抽象观察者类 class Observer { public: virtual void update(const std::string& message) = 0; }; // 定义抽象主题类 class Subject { private: std::vector<Observer*> observers; protected: std::string notificationMessage; public: void attach(Observer* observer) { observers.push_back(observer); } void detach(Observer* observer) { auto it = std::find(observers.begin(), observers.end(), observer); if (it != observers.end()) { observers.erase(it); } } void notify() const { for (auto obs : observers) { obs->update(notificationMessage); } } void setNotification(const std::string& msg) { this->notificationMessage = msg; notify(); } }; // 具体主题类:总公司 class CompanyHeadquarters : public Subject { public: void sendOvertimeNotice(const std::string& notice) { setNotification(notice); } }; // 具体观察者类:分公司A class BranchOfficeA : public Observer { private: std::string name; public: explicit BranchOfficeA(const std::string& branchName) : name(branchName) {} void update(const std::string& message) override { std::cout << name << ": 收到总部消息:" << message << ". 调整本地工作计划。\n"; } }; // 具体观察者类:分公司B class BranchOfficeB : public Observer { private: std::string name; public: explicit BranchOfficeB(const std::string& branchName) : name(branchName) {} void update(const std::string& message) override { std::cout << name << ": 接收总部指令:" << message << ", 并告知全体员工。\n"; } }; int main() { // 创建主体(总公司) CompanyHeadquarters headquarters; // 创建多个观察者(分公司) BranchOfficeA officeA("分公司 A"); BranchOfficeB officeB("分公司 B"); // 注册观察者到主体 headquarters.attach(&officeA); headquarters.attach(&officeB); // 总公司发送通知 headquarters.sendOvertimeNotice("本周五晚上需全员加班至9点"); return 0; } ``` --- #### 输出结果说明 假设运行以上程序,则可能获得如下输出: ``` 分公司 A: 收到总部消息:本周五晚上需全员加班至9点. 调整本地工作计划。 分公司 B: 接收总部指令:本周五晚上需全员加班至9点, 并告知全体员工。 ``` 此输出表明两个分公司的反应机制不同,但都成功接收到了总公司的通知并采取了相应行动[^2]。 --- #### 使用观察者模式的优点 通过采用观察者模式可以有效解耦系统中的各个模块,使它们之间的交互更加灵活和可扩展。如新增加一个分公司只需要将其注册为主观上的观察者即可,而无需修改现有逻辑结构[^3]。 ---
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