设计模式C++描述----04.观察者(Observer)模式

一. 概述

Observer 模式要解决的问题为：建立一个一（Subject）对多（Observer）的依赖关系，并且做到当“一”变化的时候，依赖这个“一”的多也能够同步改变。

Sbuject 相当于通知者，它提供依赖于它的观察者Observer 的注册（Attach）和注销（Detach）操作，并且提供了使得依赖于它的所有观察者同步的操作（Notify）。

Observer 相当于观察者，则提供一个Update操作，注意这里的 Observer 的 Update 操作并不在Observer 改变了Subject目标状态的时候就对自己进行更新，这个更新操作要延迟到 Subject 对象发出 Notify 通知所有 Observer 进行修改（调用Update）。

二. 举例

最常见的一个例子就是：对同一组数据进行统计分析时候，我们希望能够提供多种形式的表示（例如以表格进行统计显示、柱状图统计显示、百分比统计显示等）。这些表示都依赖于同一组数据，我们当然需要当数据改变的时候，所有的统计的显示都能够同时改变。

结构关系图如下：

DataSubject ： 我们就认为是原始数据。

SheetObserver：就认为是表格，用来显示原始数据用的。

ChartObserver ：就认为是图表，也是来显示原始数据的。

代码如下：

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//观察者基类
class Observer
{
public:
    virtual ~Observer()
    {
    }

    virtual void Update(Subject* sub) = 0;
    virtual void PrintInfo() = 0;

protected:
    Observer()
    {
        _st = '';
    }

    string _st;
};

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//通知者基类
class Subject
{
public:
    virtual ~Subject()
    {
    }

    //注册观察者，这样通知者就能通知到观察者
    virtual void Attach(Observer* obv)
    {
        _obvs->push_front(obv);
    }

    //注销观察者，通知者不再通知观察者
    virtual void Detach(Observer* obv)
    {
        if (obv != NULL)
            _obvs->remove(obv);
    }

    //通知操作，通知后对于每个注册过的观察者，将会调用自己的update方法
    virtual void Notify()
    {
        list<Observer*>::iterator it;
        it = _obvs->begin();

        for (;it != _obvs->end();it++)
        {
            (*it)->Update(this);
        }
    }

    virtual void SetState(const string& st) = 0;
    virtual string GetState() = 0;

protected:
    Subject()
    {
        _obvs = new list<Observer*>;
    }

private:
    list<Observer* >* _obvs;
};

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//具体的数据通知者
class DataSubject:public Subject
{
public:
    DataSubject()
    {
        _st = '';
    }

    ~DataSubject()
    {
    }

        //自己的状态
    string GetState()
    {
        return _st;
    }

    void SetState(const string& st)
    {
        _st = st;
    }

private:
    string _st;
};

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//数据表格观察者
class SheetObserver:public Observer
{
public:
    virtual Subject* GetSubject()
    {
        return _sub;
    }

        //构造函数里，把自己注册到通知者里
    SheetObserver(Subject* sub)
    {
        _sub = sub;
        _sub->Attach(this);
    }

    virtual ~SheetObserver()
    {
        _sub->Detach(this);
        if (_sub != 0)
            delete _sub;
    }

    //更新操作
    void Update(Subject* sub)
    {
        _st = sub->GetState(); //具体的数据可以从Subject这个通知者中取
        PrintInfo();
    }

    void PrintInfo()
    {
        cout<<"Sheet observer.... "<<_sub->GetState()<<endl;
    }

private:
    Subject* _sub;
};

//数据图表观察者
class ChatObserver:public Observer
{
public:
    virtual Subject* GetSubject()
    {
        return _sub;
    }

    ChatObserver(Subject* sub)
    {
        _sub = sub;
        _sub->Attach(this);
    }

    virtual ~ChatObserver()
    {
        _sub->Detach(this);
        if (_sub != 0)
        {
            delete _sub;
        }
    }

    //更新操作
    void Update(Subject* sub)
    {
        _st = sub->GetState();
        PrintInfo();
    }

    void PrintInfo()
    {
        cout<<"Chat observer.... "<<_sub->GetState()<<endl;
    }

private:
    Subject* _sub;
};


//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//测试
int main()
{
    DataSubject* sub = new DataSubject();//数据通知者

    Observer* o1 = new SheetObserver(sub);//表格观察者
    Observer* o2 = new ChatObserver(sub);//图表观察者

    sub->SetState("old data");//数据发生变化
    sub->Notify();//通知者下发通知

    sub->SetState("new data");
    sub->Notify();

    o1->Update(sub); //也可以由观察者自己调用更新函数

    return 0;
}

说明：
1. 在 Observer 模式的实现中，Subject 维护一个 list 作为存储其所有观察者的容器。每当调用 Notify 操作就遍历 list中的 Observer 对象，并广播通知改变状态（调用Observer的Update操作）。
2. 运行示例程序，可以看到当原始数据 Subject 处于状态 “old” 时候，依赖于它的两个观察者都显示 “old”，当原始数据状态改变为 “new” 的时候，依赖于它的两个观察者也都改变为“new”。
3. 可以看到 Observer 与 Subject 互为耦合，但是这种耦合的双方都依赖于抽象，而不依赖于具体。

三. MFC中的观察者模式

MFC 的 View/Document 结构的实现中也采用了观察者模式。

Document 为模式中的通知者，管理应用程序中的数据，View为模式中的观察者，以给定的方显示所关联的 Document中的数据。CDocument类中定义了一个指针列表，用于保存对应的 CView 对象，并定义了一个函数用于对链表中的所有CView的对象进行更新。

结构如下：

原代码如下：

//afxwin.h
class CDocument : public CCmdTarget
{
public:

    // Operations
    void AddView(CView* pView);      //注册操作
    void RemoveView(CView* pView);   //注销操作


    // Update Views (simple update - DAG only)      //通知操作
    void UpdateAllViews(CView* pSender, LPARAM lHint = 0L,
        CObject* pHint = NULL);

protected:

    CPtrList m_viewList;                // list of views
}


//DocCore.cpp
void CDocument::AddView(CView* pView)
{
    ASSERT_VALID(pView);
    ASSERT(pView->m_pDocument == NULL); // must not be already attached
    ASSERT(m_viewList.Find(pView, NULL) == NULL);   // must not be in list

    m_viewList.AddTail(pView);          //加入链表中
    ASSERT(pView->m_pDocument == NULL); // must be un-attached
    pView->m_pDocument = this;

    OnChangedViewList();    // must be the last thing done to the document
}

void CDocument::RemoveView(CView* pView)
{
    ASSERT_VALID(pView);
    ASSERT(pView->m_pDocument == this); // must be attached to us

    m_viewList.RemoveAt(m_viewList.Find(pView));  //从链表中删除
    pView->m_pDocument = NULL;

    OnChangedViewList();    // must be the last thing done to the document
}

void CDocument::UpdateAllViews(CView* pSender, LPARAM lHint, CObject* pHint)
    // walk through all views
{
    ASSERT(pSender == NULL || !m_viewList.IsEmpty());
        // must have views if sent by one of them

    POSITION pos = GetFirstViewPosition();        //遍历所有观察者
    while (pos != NULL)
    {
        CView* pView = GetNextView(pos);
        ASSERT_VALID(pView);
        if (pView != pSender)
            pView->OnUpdate(pSender, lHint, pHint);
    }
}

从代码中我们可以看到，AddView 和 RemoveView 相当于注册和注销操作，UpdateAllViews 相当于通知操作，通知操作会依次调用各个CView 对象的 OnUpdate，进行更新。