C++每日训练 Day 11：观察者模式完整实战篇-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Interview_TC/article/details/147140334

📘 本篇从最基础的事件响应原理出发，逐步引导你掌握并实现经典的观察者模式（Observer Pattern）。我们将从概念理解、代码骨架、功能扩展、回调安全，到最终构建一个可复用的事件通知系统，帮助你在 UI 框架、组件通信、插件机制中落地使用这一核心模式。

🔁 Day 10 回顾：生命周期安全的回调机制

核心内容	精华总结
shared_ptr	自动管理对象释放，防止悬空访问
weak_ptr	避免循环引用，回调安全解除绑定
std::function	通用封装任意函数对象
SafeEvent 框架	构建支持 weak_ptr 的事件注册/触发体系

📌 Day 10 解决了“函数引用对象生命周期失控”问题，为本篇观察者结构打下了技术基础。

🎯 今日目标：掌握观察者模式的本质、结构与实战落地

阶段	学习重点
原理认知	了解事件模型本质，明确“发布者-订阅者”的作用关系
架构实现	搭建注册/注销/通知流程，支持弱引用安全回调
高级特性拓展	添加优先级、一键解绑、支持任意参数等可扩展能力
实战代码封装	最终形成可复用的 ObserverManager 模块

在这里插入图片描述

✅ 一、从原理开始：什么是观察者模式？

📌 定义（通俗理解）：

“一方发出通知，所有订阅它的人都会收到并响应”

🔄 举例：

公众号推送文章，粉丝自动收到通知
电商网站有库存变动，多个下单用户收到提醒
游戏中主角血量变化，UI 自动更新显示

🎯 角色组成：

角色	含义
Subject	发布者（被观察者）：维护观察者列表，负责通知
Observer	观察者：注册到 subject，等待触发时调用其方法

✅ 二、最小实现：支持添加/通知

🔸 基础代码骨架：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>

class EventPublisher {
public:
    void addObserver(std::function<void()> cb) {
        observers.push_back(cb);
    }

    void notifyAll() {
        for (auto& cb : observers) {
            cb();
        }
    }

private:
    std::vector<std::function<void()>> observers;
};

int main() {
    EventPublisher ep;

    ep.addObserver([](){ std::cout << "观察者A：收到通知\n"; });
    ep.addObserver([](){ std::cout << "观察者B：收到通知\n"; });

    ep.notifyAll();
}

📌 输出：

观察者A：收到通知
观察者B：收到通知

✅ 三、增强功能：支持解绑 + 生命周期安全

🔸 引入 weak_ptr 管理对象安全

#include <memory>

class ObserverBase {
public:
    virtual void onNotified() = 0;
    virtual ~ObserverBase() = default;
};

class Subject {
public:
    void add(std::shared_ptr<ObserverBase> obs) {
        observers.emplace_back(obs);
    }

    void notifyAll() {
        for (auto it = observers.begin(); it != observers.end(); ) {
            if (auto sp = it->lock()) {
                sp->onNotified();
                ++it;
            } else {
                it = observers.erase(it); // 自动移除已销毁的对象
            }
        }
    }

private:
    std::vector<std::weak_ptr<ObserverBase>> observers;
};

使用者实现：

class UIElement : public ObserverBase {
public:
    void onNotified() override {
        std::cout << "🖥 UI更新！\n";
    }
};

int main() {
    Subject s;

    {
        auto ui = std::make_shared<UIElement>();
        s.add(ui);
        s.notifyAll(); // 输出 🖥 UI更新！
    } // ui 被释放

    s.notifyAll(); // 不输出，不崩溃
}

📌 实战意义：

保证 UI / 控件销毁后不会崩溃
自动清理，避免手动解绑繁琐

✅ 四、进阶功能：支持带参数 / ID 注销 / 一次性订阅

class EventHub {
public:
    using Token = int;
    using Callback = std::function<void(int)>;

    Token subscribe(Callback cb) {
        callbacks[++idCounter] = cb;
        return idCounter;
    }

    void unsubscribe(Token token) {
        callbacks.erase(token);
    }

    void notify(int data) {
        for (auto& [id, cb] : callbacks) {
            cb(data);
        }
    }

private:
    std::unordered_map<Token, Callback> callbacks;
    Token idCounter = 0;
};

示例：

EventHub hub;

int t1 = hub.subscribe([](int d){ std::cout << "用户A收到：" << d << "\n"; });
hub.subscribe([](int d){ std::cout << "用户B收到：" << d << "\n"; });

hub.notify(100);
hub.unsubscribe(t1);
hub.notify(200);

📌 输出：

用户A收到：100
用户B收到：100
用户B收到：200

✅ 五、封装通用模板：ObserverManager

template<typename... Args>
class ObserverManager {
public:
    using Callback = std::function<void(Args...)>;
    using Token = size_t;

    Token connect(Callback cb) {
        observers[++id] = cb;
        return id;
    }

    void disconnect(Token t) {
        observers.erase(t);
    }

    void notify(Args... args) {
        for (auto& [_, cb] : observers) {
            cb(args...);
        }
    }

private:
    std::unordered_map<Token, Callback> observers;
    Token id = 0;
};

应用场景：

UI 控件监听尺寸变化：ObserverManager<int width, int height>
网络事件通知：ObserverManager<std::string message>

✅ 六、经验总结：观察者模式设计建议

场景	推荐实现方法
简单通知，无解绑	vector + lambda
多观察者，需解绑	使用 map + ID 管理
避免生命周期崩溃	统一使用 weak_ptr + lock
允许观察者自己绑定自身	使用 enable_shared_from_this
传参数 / 一次性解绑等拓展	使用 template + std::function 封装

📌 小结：观察者模式不止用于 UI，凡是“事件 + 订阅响应”场景，它都是最自然的解决方案。