16.观察者模式（Observer Pattern）

动机(Motivate):
    在软件构建 过程中，我们需要为某些对象建立一种“通知依赖关系” --------一个对象（目标对象）的状态发生改变，所有的依赖对象（观察者对象）都将得到通知。如果这样的依赖关系过于紧密，将使软件不能很好地抵御变化。使用面 向对象技术，可以将这种依赖关系弱化，并形成一种稳定的依赖关系。从而实现软件体系结构的松耦合。
意图(Intent):
    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。
                                                                         -------《设计模式》GOF
结构图(Struct):
            
适用性：

1．当一个抽象模型有两个方面, 其中一个方面依赖于另一方面。将这二者封装在独立的对象中以使它们可以各自独立地改变和复用。

2．当对一个对象的改变需要同时改变其它对象, 而不知道具体有多少对象有待改变。

3．当一个对象必须通知其它对象，而它又不能假定其它对象是谁。换言之, 你不希望这些对象是紧密耦合的。
生活中的例子： 

    观 察者定义了对象间一对多的关系，当一个对象的状态变化时，所有依赖它的对象都得到通知并且自动地更新。在ATM取款，当取款成功后，以手机、邮件等方式进行通知。

                            
代码实现：

 

   class BankAccount
    {
        private Emailer emailer;        //强信赖关系


        private Mobile phoneNumber;     //强信赖关系


        private double _money;


        public Emailer Emailer
        {
            get { return emailer; }
            set { emailer = value; }
        }

        public Mobile PhoneNumber
        {
            get { return phoneNumber; }
            set { phoneNumber = value; }
        }


        public double Money
        {
            get { return _money; }
            set { _money = value; }
        }




        public void WithDraw()
        {
            emailer.SendEmail(this);
            phoneNumber.SenderNotification(this);

        }
    }

    class Emailer
    {
        private string _emailer;

        public Emailer(string emailer)
        {
            this._emailer = emailer;
        }

        public void SendEmail(BankAccount ba)
        {
            //..
            Console.WriteLine("Notified : Emailer is {0}, You withdraw  {1:C} ", _emailer, ba.Money);
        }
    }

    class Mobile
    {
        private long _phoneNumber;

        public Mobile(long phoneNumber)
        {
            this._phoneNumber = phoneNumber;
        }

        public void SenderNotification(BankAccount ba)
        {
            //..
            Console.WriteLine("Notified :Phone number is {0} You withdraw  {1:C} ", _phoneNumber, ba.Money);
        }
    }

客户端调用如下：

   static void Main(string[] args)
        {

            ////------------------------------  模式1  ----------------------------------------

            //model1.BankAccount ba = new 模式1.BankAccount();

            //model1.Emailer emailer = new model1.Emailer("abcdwxc@163.com");
            //model1.Mobile mobile = new model1.Mobile(13901234567);

            //ba.Emailer = emailer;
            //ba.PhoneNumber = mobile;

            //ba.Money = 2000;

            //ba.WithDraw();

            ////-------------------------------------------------------------------------------
       }

运行结果如下：

    由此可见程序可以正常运行，但请注意BandAccount和Emailer及Mobile之间形成了一种双向的依赖关系，即BankAccount调用了Emailer及Mobile的方法，而Emailer及Mobile调用了BnadAccount类的属性。如果有其中一个类变化，有可能会引起另一个的变化。如果又需添加一种新的通知方式，就得在BankAccount的WithDraw()方法中增加对该中通知方式的调用。
    显然这样的设计极大的违背了“开放-封闭”原则，这不是我们所想要的，仅仅是新增加了一种通知对象，就需要对原有的BankAccount类进行修改，这样的设计是很糟糕的。对此做进一步的抽象，既然出现了多个通知对象，我们就为这些对象之间抽象出一个接口，用它来取消BankAccount和具体的通知对象之间依赖。
由此我们由左图转换到右图。
            
实例代码如下：

    interface IObserverAccount
    {
        void Update(BankAccount ba);
    }

 

    class BankAccount
    {
        private List<IObserverAccount> obServers = new List<IObserverAccount>();

        private double _money;

        public double Money
        {
            get { return _money; }
            set { _money = value; }
        }

        public void WithDraw()
        {
            foreach (IObserverAccount ob in obServers)
            {
                ob.Update(this);
            }
        }


        public void AddObServer(IObserverAccount ob)
        {
            this.obServers.Add(ob);
        }

        public void RemoveObServer(IObserverAccount ob)
        {
            this.obServers.Remove(ob);
        }
    }

 

    class Emailer : Pattern_P16_行为型模式_观察者模式.模式2.IObserverAccount
    {
        private string _emailer;

        public Emailer(string emailer)
        {
            this._emailer = emailer;
        }


        public void Update(BankAccount ba)
        {
            Console.WriteLine("Notified : Emailer is {0}, You withdraw  {1:C} ", _emailer, ba.Money);
        }
    }

    class Mobile : IObserverAccount
    {
        private long _phoneNumber;


        public Mobile(long phoneNumber)
        {
            this._phoneNumber = phoneNumber;
        }

        public void Update(BankAccount ba)
        {
            Console.WriteLine("Notified :Phone number is {0} You withdraw  {1:C} ", _phoneNumber, ba.Money);
        }
    }

客户端与上方相同，其运行结果也相同。但BankAccount增加和删除通知对象时，还需对其进行修改。对此我们再做如下重构，在BankAccount中维护一个IObserver列表，同时提供相应的维护方法。

    class BankAccount
    {
        private List<IObserverAccount> obServers = new List<IObserverAccount>();

        private double _money;

        public double Money
        {
            get { return _money; }
            set { _money = value; }
        }

        public void WithDraw()
        {
            foreach (IObserverAccount ob in obServers)
            {
                ob.Update(this);
            }
        }


        public void AddObServer(IObserverAccount ob)
        {
            this.obServers.Add(ob);
        }

        public void RemoveObServer(IObserverAccount ob)
        {
            this.obServers.Remove(ob);
        }
    }

此时客户端代码如下：

            ////------------------------------  模式2  ----------------------------------------

            //model2.BankAccount ba = new model2.BankAccount();

            //ba.Money = 2000;

            //model2.IObserverAccount emailer = new model2.Emailer("abcdwxc@163.com");
            //model2.IObserverAccount phone = new model2.Mobile(13901234567);

            //ba.AddObServer(emailer);
            //ba.AddObServer(phone);

            //ba.WithDraw();

            ////-------------------------------------------------------------------------------

    走到这一步，已经有了Observer模式的影子了，BankAccount类不再依赖于具体的Emailer或Mobile，而是依赖于抽象的IObserverAccount。存在着的一个问题是Emailer或Mobile仍然依赖于具体的BankAccount，解决这样的问题很简单，只需要再对BankAccount类做一次抽象。如下图：
         

 

 

   internal abstract class Subject
    {
        private List<IObserverAccount> lObservers = new List<IObserverAccount>();

        private double _money;

        public double Money
        {
            get { return _money; }
            set { _money = value; }
        }

        public Subject(double money)
        {
            this.Money = money;
        }

        public void WithDraw()
        {
            foreach (IObserverAccount ob in lObservers)
            {
                ob.Update(this);
            }
        }

        public void AddObserverAccount(IObserverAccount ob)
        {
            lObservers.Add(ob);
        }

        public void RemoveObserverAccount(IObserverAccount ob)
        {
            lObservers.Remove(ob);
        }
    }

 

    internal interface IObserverAccount
    {
        void Update(Subject subject);
    }

   internal class BankAccount:Subject
    {
       public BankAccount(double money)
           : base(money)
       { 
       
       }

    }

    internal class Emailer : Pattern_P16_行为型模式_观察者模式.模式3.IObserverAccount
    {
        private string _emailer;

        public Emailer(string emailer)
        {
            this._emailer = emailer;
        }

        public void Update(Subject subject)
        {
            Console.WriteLine("Notified :Phone number is {0} You withdraw  {1:C} ", _emailer, subject.Money);
        }
    }

   internal class Mobile : IObserverAccount
    {
        private long _phoneNumber;

        public Mobile(long phoneNumber)
        {
            this._phoneNumber = phoneNumber;
        }


        public void Update(Subject subject)
        {
            Console.WriteLine("Notified :Phone number is {0} You withdraw  {1:C} ", _phoneNumber, subject.Money);
        }
    }

此时客户端实现如下：

            ////------------------------------  模式3  ----------------------------------------

            //model3.Subject subject = new model3.BankAccount(2000);

            //model3.IObserverAccount emailer = new model3.Emailer("abcdwxc@163.com");
            //model3.IObserverAccount mobile = new model3.Mobile(13901234567);

            //subject.AddObserverAccount(emailer);
            //subject.AddObserverAccount(mobile);

            //subject.WithDraw();
            ////-------------------------------------------------------------------------------

推模式与拉模式
    对于发布-订阅模型，大家都很容易能想到推模式与拉模式，用SQL Server做过数据库复制的朋友对这一点很清楚。在Observer模式中同样区分推模式和拉模式，我先简单的解释一下两者的区别：推模式是当有消息时，把消息信息以参数的形式传递（推）给所有观察者，而拉模式是当有消息时，通知消息的方法本身并不带任何的参数，是由观察者自己到主体对象那儿取回（拉）消息。知道了这一点，大家可能很容易发现上面我所举的例子其实是一种推模式的Observer模式。我们先看看这种模式带来了什么好处：当有消息时，所有的 观察者都会直接得到全部的消息，并进行相应的处理程序，与主体对象没什么关系，两者之间的关系是一种松散耦合。但是它也有缺陷，第一是所有的观察者得到的 消息是一样的，也许有些信息对某个观察者来说根本就用不上，也就是观察者不能“按需所取”；第二，当通知消息的参数有变化时，所有的观察者对象都要变化。鉴于以上问题，拉模式就应运而生了，它是由观察者自己主动去取消息，需要什么信息，就可以取什么，不会像推模式那样得到所有的消息参数。
拉模式实现如下：

   internal abstract class Subject
    {
        private List<IObserverAccount> lObservers = new List<IObserverAccount>();

        private double _money;

        public double Money
        {
            get { return _money; }
            set { _money = value; }
        }


        public Subject(double money)
        {
            this._money = money;
        }

        public void WithDraw()
        {
            foreach (IObserverAccount ob in lObservers)
            {
                ob.Update();
            }
        }


        public void AddObserver(IObserverAccount ob)
        {
            lObservers.Add(ob);
        }

        public void RemoveObserver(IObserverAccount ob)
        {
            lObservers.Remove(ob);
        }

    }

    internal interface IObserverAccount
    {
        void Update();
    }

    class BankAccount:Subject
    {
        public BankAccount(double money)
            : base(money)
        { 
        }
    }

 

    internal class Emailer : Pattern_P16_行为型模式_观察者模式.模式4.IObserverAccount
    {
        private string _emailer;
        private Subject _subject;

        public Emailer(string emailer, Subject subject)
        {
            this._emailer = emailer;
            this._subject = subject;
        }

        public void Update()
        {
            //..
            Console.WriteLine("Notified : Emailer is {0}, You withdraw  {1:C} ", _emailer, _subject.Money);
        }

    }

    class Mobile : IObserverAccount
    {
        private long _phoneNumber;
        public Subject _subject;

        public Mobile(long phoneNumber, Subject subject)
        {
            this._phoneNumber = phoneNumber;
            this._subject = subject;
        }


        public void Update()
        {
            Console.WriteLine("Notified : Emailer is {0}, You withdraw  {1:C} ", _phoneNumber, _subject.Money);
        }
    }

此时客户端调用如下：

 

            ////------------------------------  模式4  ----------------------------------------

            //model4.Subject subject = new model4.BankAccount(2000);

            //model4.IObserverAccount emailer = new model4.Emailer("abcdwxc@163.com", subject);
            //model4.IObserverAccount mobile = new model4.Mobile(13901234567, subject);

            //subject.AddObserver(emailer);
            //subject.AddObserver(mobile);

            //subject.WithDraw();

            ////-------------------------------------------------------------------------------

.NET中Observer实现：
    用事件和委托来实现Observer模式我认为更加的简单和优雅，也是一种更好的解决方案。

 

   internal class Subject
    {
       public event DelegateClass.NotifyEventHander notifyEvent;

       private double _money;

       public double Money
       {
           get { return _money; }
           set { _money = value; }
       }

       public Subject(double money)
       {
           this._money = money;
       }


       public void WithDraw()
       {
           OnNotifyChange();
       }

       public void OnNotifyChange()
       {
           if (notifyEvent != null)
           {
               notifyEvent(this);
           }

       }
    }

    class Emailer
    {
        private string _emailer;

        public Emailer(string emailer)
        {
            this._emailer = emailer;
        }

        public void Update(object obj)
        {
            if (obj is Subject)
            {
                Subject subject = (Subject)obj;

                Console.WriteLine("Notified : Emailer is {0}, You withdraw  {1:C} ", _emailer, subject.Money);
            }
        }

    }

public delegate void NotifyEventHandler(object sender);
客户端调用如

客户端调用如下：

  //------------------------------  模式5  ----------------------------------------

            model5.Subject subject = new model5.Subject(2000);

            model5.Emailer emailer = new model5.Emailer("abcdwxc@163.com");
            model5.Mobile mobile = new model5.Mobile(13901234567);

            subject.notifyEvent += new model5.DelegateClass.NotifyEventHander(emailer.Update);
            subject.notifyEvent += new model5.DelegateClass.NotifyEventHander(mobile.Update);

            subject.WithDraw();

            //-------------------------------------------------------------------------------

 Observer实现要点:

1．使用面向对象的抽象，Observer模式使得我们可以独立地改变目标与观察者，从而使二者之间的依赖关系达到松耦合。

2．目标发送通知时，无需指定观察者，通知（可以携带通知信息作为参数）会自动传播。观察者自己决定是否需要订阅通知。目标对象对此一无所知。

3．在C#中的Event。委托充当了抽象的Observer接口，而提供事件的对象充当了目标对象，委托是比抽象Observer接口更为松耦合的设计。