【Q&A】观察者模式在QT有哪些应用？

1. 信号与槽机制

Qt的**信号与槽（Signals & Slots）**是观察者模式的典型实现，通过元对象系统（Meta-Object System）实现松耦合通信。

• 核心特点：

  • 类型安全：编译时检查参数匹配
  • 跨线程支持：通过Qt::QueuedConnection实现线程安全通信
  • 动态连接：运行时可添加/移除槽函数

• 代码示例：

  // 发射信号（带参数）
  emit dataFetched("Hello", timestamp); 
  
  // 连接信号与槽
  QObject::connect(button, &QPushButton::clicked, 
                   label, &QLabel::clear); 
  

• Mermaid序列图：

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2. 事件处理机制

Qt通过事件系统实现观察者模式，事件对象（QEvent）继承自QObject，通过重写事件处理函数响应特定事件。

• 关键函数：
  • mousePressEvent(QMouseEvent*)：处理鼠标点击
  • keyPressEvent(QKeyEvent*)：处理键盘输入
  • paintEvent(QPaintEvent*)：处理界面重绘
• 代码示例：

  // 重写鼠标事件处理
  void MyWidget::mousePressEvent(QMouseEvent *event) {
      if (event->button() == Qt::LeftButton) {
          qDebug() << "左键点击坐标：" << event->pos(); // 
      }
  }
  

• Mermaid类图：

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3. 事件过滤器（Event Filter）

通过installEventFilter实现跨控件事件监听，适用于非父子关系的对象通信。

• 实现步骤：
  1. 安装过滤器：widget->installEventFilter(this)
  2. 重写eventFilter(QObject*, QEvent*)
• 代码示例：

  // 安装事件过滤器
  label->installEventFilter(this); // 
  
  // 拦截Resize事件
  bool MyClass::eventFilter(QObject *obj, QEvent *event) {
      if (event->type() == QEvent::Resize) {
          qDebug() << "控件尺寸变化：" << obj->size(); // 
          return true; // 停止事件传播
      }
      return QWidget::eventFilter(obj, event);
  }
  

• Mermaid序列图：

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4. 全局观察者模式

通过单例类实现跨层级消息传递，避免逐层转发。

• 实现代码：

  // 全局观察者类（单例）
  class GlobalObserver : public QObject {
  public:
      static GlobalObserver& instance() {
          static GlobalObserver observer;
          return observer;
      }
      
      void notify(const QString& msg) {
          QMetaObject::invokeMethod(receiver, "update", Qt::QueuedConnection,
                                  Q_ARG(QString, msg));
      }
      
  private:
      QList<QObject*> m_receivers;
  }; // 
  

• 使用示例：

  // 注册观察者
  GlobalObserver::instance().connect(this, &MyWidget::update);
  
  // 发送全局消息
  GlobalObserver::instance().notify("数据已更新"); // 
  

• Mermaid类图：

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5. 自定义观察者模式实现

手动实现接口和聚合关系，适用于复杂业务逻辑。

• 代码示例：

  // 抽象主题接口
  class ISubject {
  public:
      virtual void registerObserver(IObserver*) = 0;
      virtual void removeObserver(IObserver*) = 0;
      virtual void notifyObservers() = 0;
  };
  
  // 具体主题
  class WeatherData : public ISubject {
  private:
      QList<IObserver*> m_observers;
      double m_temperature;
  public:
      void registerObserver(IObserver* observer) override {
          m_observers.append(observer);
      }
      void notifyObservers() override {
          for (auto observer : m_observers) {
              observer->update(m_temperature);
          }
      }
  }; // 
  

• Mermaid类图：

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总结

Qt通过信号与槽、事件系统和事件过滤器原生支持观察者模式，适用于UI交互、多线程通信等场景。对于复杂业务逻辑，可手动实现接口和聚合关系，或通过全局单例类实现跨层级通信。这些机制共同体现了Qt在解耦对象交互、提升扩展性方面的设计优势。