POCO C++库学习和分析 -- 通知和事件 ( 二 )

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原文链接：http://www.cnblogs.com/napu/archive/2013/03/14/5375899.html

本文详细探讨了Poco库中的通知和事件机制，包括同步通知和异步通知的实现方式，以及如何在源对象发生事件时及时通知目标对象。文中还介绍了Poco库中的NotificationCenter和Notification类，以及如何通过Observer类实现事件的监听和响应。

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POCO C++库学习和分析 -- 通知和事件 ( 二 )

2. 通知和事件的总览

2.1 相关类信息

下面是Poco库和通知、事件相关的类
  1) 同步通知实现：类Notification和NotificationCenter
  2) 异步通知实现：类Notification和NotificationQueue
  3) 事件 Events

2.2 概述

  Poco文档上对于通知和事件的区别做了如下描述：
  1) 通知和事件是Poco库中支持的两种消息通知机制，目的是为了在源对象(source)发生某事件(something)时能够及时通知目的对象(target)
  2) 使用Poco中的通知，必须注意通知对象(target)也可称观察者(observer)将无法得知事件源的情况。Poco::NotificationCenter和Poco::NotificationQueue是消息传递的中间载体，用来对源(source)和目标(target)进行解耦。
  3) 如果对象(target)或者说观察者(observer)期望知道事件源的情况，或者想只从某一个确切的源接收事件，可以使用Poco::Event。Poco中的Event同时支持异步和同步消息。
  看了上面的文档，千万不要以为通知无法获取源对象的信息。事实上，通过对代码的改写，我们也可以使通知支持上述功能。只不过通知是基于消息源角度的设计，在设计时，就认为对于通知者，关注重点并不在消息源，而在消息类型。关于这一点，可以看前面一篇文章 POCO C++库学习和分析 -- 通知和事件（一）。

下图说明了同步消息时，消息发送的流程：

3. 同步通知

3.1 消息

所有的通知类都继承自Poco::Notification，其定义如下：

class Notification: public RefCountedObject
{
public:
	typedef AutoPtr<Notification> Ptr;
	Notification();
	virtual std::string name() const;


protected:
	virtual ~Notification();
};

从定义看，我们可以发现其从RefCountedObject类继承，也就是说其是一个引用计数对象。作为从RefCountedObject中继承的引用计数对象，毫无疑问在其在Poco中使用是和AutoPtr类配合的，完成堆对象的自动回收。关于AutoPtr的介绍，可以看前面的文章 POCO C++库学习和分析 -- 内存管理(一)。

使用时，我们可以从Notification继承，以便实现自己的通知，并且在通知类中可以放置我们想的任意数据，但是Poco中的Notification继承类不支持值语义操作，也就是说不支持拷贝构造函数(copy constructor)和赋值构造函数(assignment)。要注意的是这个限制并不是由于Notification继承类本身的限制导致的不支持，我们完全可以为其实现拷贝构造函数和赋值构造函数。这个限制是使用继承类的时候，为了实现动态对象的自动回收，消息的中介Poco::NotificationCenter和接收者Observer都使用了Poco::AutoPtr去传递和接收数据造成的。所以所有的Notification继承类对象都在堆上分配，运用时没有必要为其提供拷贝构造函数和赋值构造函数。

3.2 消息的发送者 source

类NotificationCenter类扮演了一个消息源的角色。下面是它的定义：

class NotificationCenter
{
public:
	NotificationCenter();
	~NotificationCenter();

	void addObserver(const AbstractObserver& observer);
	void removeObserver(const AbstractObserver& observer);

	void postNotification(Notification::Ptr pNotification);

	bool hasObservers() const;	
	std::size_t countObservers() const;
		
	static NotificationCenter& defaultCenter();

private:
	typedef SharedPtr<AbstractObserver> AbstractObserverPtr;
	typedef std::vector<AbstractObserverPtr> ObserverList;

	ObserverList  _observers;
	mutable Mutex _mutex;
};

从定义可以看出它是一个目标对象的集合std::vector<SharedPtr<AbstractObserver>>_observers。
通过调用函数addObserver(const AbstractObserver& observer)，可以完成目标对象的注册过程。调用函数removeObserver()则可以完成反注册。而函数postNotification是一个消息传递的过程，其定义如下：

void NotificationCenter::postNotification(Notification::Ptr pNotification)
{
	poco_check_ptr (pNotification);


	ScopedLockWithUnlock<Mutex> lock(_mutex);
	ObserverList observersToNotify(_observers);
	lock.unlock();
	for (ObserverList::iterator it = observersToNotify.begin(); it != 


observersToNotify.end(); ++it)
	{
		(*it)->notify(pNotification);
	}
}

从它的实现看，只是简单遍历_observers对象，并最终通过AbstractObserver->notify()把消息发送给通知对象。同时为了避免长时间占用_observers对象，在发送消息时，复制了一份。

当使用者调用postNotification函数时，毫无疑问，消息被触发。

3.3 消息的接收者 target

消息产生后，最终都要求被发送给合适的处理者。在C++中，处理者一定是一个对象，而处理即意味着行为，在C++中意味着类的成员函数，也就是说最终的处理要落实到类的对象实例的函数指针上。在Poco中，AbstractObserver可以理解成对象类的一个代理，它是一个纯虚类，定义了接收对象的接口。它的定义如下：

class AbstractObserver
{
public:
	AbstractObserver();
	AbstractObserver(const AbstractObserver& observer);
	virtual ~AbstractObserver();
	
	AbstractObserver& operator = (const AbstractObserver& observer);


	virtual void notify(Notification* pNf) const = 0;
	virtual bool equals(const AbstractObserver& observer) const = 0;
	virtual bool accepts(Notification* pNf) const = 0;
	virtual AbstractObserver* clone() const = 0;
	virtual void disable() = 0;
};

所有的接收者代理类都从类AbstractObserver继承，因为真实接收者的类类型未定，所以接受者代理类只能由模板技术去实现。这解决了处理时第一个问题。第二个问题是，不同的类处理函数可以不同。可以拥有一个，或多个参数，可以拥有或没有返回值。而编译器编译时，必须指定函数指针的类型。解决方法即把处理函数的类型固定下来。
在Poco库的内部实现Observer类和NObserver类中，其定义分别是：

void (C::*Callback)(N*);
void (C::*Callback)(const AutoPtr<N> &);

函数调用时分别带了一个参数。这其实解决了所有的问题，因为一个参数可以是结构体，供使用传入传出所需的值。当然我们也可以从AbstractObserver继承实现自己的目标代理类，这样我们可以定义自己所需要的函数类型。让我们来看一下Observer定义，NObserver的分析类似。

template <class C, class N>
class Observer: public AbstractObserver
{
public:
	typedef void (C::*Callback)(N*);


	Observer(C& object, Callback method): 
		_pObject(&object), 
		_method(method)
	{
	}
	
	Observer(const Observer& observer):
		AbstractObserver(observer),
		_pObject(observer._pObject), 
		_method(observer._method)
	{
	}
	
	~Observer()
	{
	}
	
	Observer& operator = (const Observer& observer)
	{
		if (&observer != this)
		{
			_pObject = observer._pObject;
			_method  = observer._method;
		}
		return *this;
	}
	
	void notify(Notification* pNf) const
	{
		Poco::Mutex::ScopedLock lock(_mutex);


		if (_pObject)
		{
			N* pCastNf = dynamic_cast<N*>(pNf);
			if (pCastNf)
			{
				pCastNf->duplicate();
				(_pObject->*_method)(pCastNf);
			}
		}
	}
	
	bool equals(const AbstractObserver& abstractObserver) const
	{
		const Observer* pObs = dynamic_cast<const Observer*>(&abstractObserver);
		return pObs && pObs->_pObject == _pObject && pObs->_method == _method;
	}


	bool accepts(Notification* pNf) const
	{
		return dynamic_cast<N*>(pNf) != 0;
	}
	
	AbstractObserver* clone() const
	{
		return new Observer(*this);
	}
	
	void disable()
	{
		Poco::Mutex::ScopedLock lock(_mutex);
		
		_pObject = 0;
	}
	
private:
	Observer();


	C*       _pObject;
	Callback _method;
	mutable Poco::Mutex _mutex;
};

Observer中存在一个类实例对象的指针_pObject，以及对应函数入口地址_method。其处理函数为notify。这里注意两点：
1. 使用了dynamic_cast转换，这意味着接受者处理的消息是向下继承的。如果一个对象订购了Poco::Notification，那么它将接受到所有继承自Poco::Notification的消息。

2. 调用了pCastNf->duplicate(),增加了引用计数，这意味着处理者在处理函数中必须相应的去调用pCastNf->release(),去释放引用计数。在这里我倒是没有搞明白，为什么要调用duplicate()，在我看来不调用也完全可以。可能是为了照顾引用计数对象的语义，即引用计数对象的所有权发生了改变，从NotificationCenter对象独占转变成为了真实处理类对象和NotificationCenter对象共同拥有所有权。

3.4 一个使用例子

#include "Poco/NotificationCenter.h"
#include "Poco/Notification.h"
#include "Poco/Observer.h"
#include "Poco/NObserver.h"
#include "Poco/AutoPtr.h"
#include <iostream>
using Poco::NotificationCenter;
using Poco::Notification;
using Poco::Observer;
using Poco::NObserver;
using Poco::AutoPtr;
class BaseNotification: public Notification
{
};
class SubNotification: public BaseNotification
{
};


class Target
{
public:
	void handleBase(BaseNotification* pNf)
	{
		std::cout << "handleBase: " << pNf->name() << std::endl;
		pNf->release(); // we got ownership, so we must release
	}
	void handleSub(const AutoPtr<SubNotification>& pNf)
	{
		std::cout << "handleSub: " << pNf->name() << std::endl;
	}
};


int main(int argc, char** argv)
{
	NotificationCenter nc;
	Target target;
	nc.addObserver(
		Observer<Target, BaseNotification>(target, &Target::handleBase)
		);
	nc.addObserver(
		NObserver<Target, SubNotification>(target, &Target::handleSub)
		);
	nc.postNotification(new BaseNotification);
	nc.postNotification(new SubNotification);
	nc.removeObserver(
		Observer<Target, BaseNotification>(target, &Target::handleBase)
		);
	nc.removeObserver(
		NObserver<Target, SubNotification>(target, &Target::handleSub)
		);
	return 0;
}

3.5 最后给出同步通知的类图

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