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  • 学习设计模式第二十二

    本文摘取自TerryLee(李会军)老师的设计模式系列文章,版权归TerryLee,仅供个人学习参考。转载请标明原作者TerryLee。部分示例代码来自DoFactory

    概述

    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",即一个对象(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

    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。

    UML

    图1 Observer模式结构图

    参与者

    这个模式涉及的类或对象:

    • Subject

      • 了解其订阅者。任意数量的订阅者对象可以订阅一个主题

      • 提供一个接口用于附加或分离订阅者对象。

    • ConcreteSubject

      • 存储ConcreteObserver关注的状态

      • 当状态改变时发送通知给其订阅者

    • Observer

      • 为订阅对象定义一个更新接口,用于在目标发生变化时进行通知。

    • ConcreteObserver

      • 维持一个到ConcreteSubject对象的引用

      • 存储需要与subject一直的状态

      • 实现Observer中定义的更新接口,以保持自身的状态与subject的状态一致

    适用性

    观察者模式是GoF23种模式中两个不仅融入.NET Framework类库,同时被.NET 语言本身所支持的模式之一(另一个是迭代器模式)。当编写一个Web应用或Windows应用时你常用到事件及事件处理函数。事件和委托是作为类型级语言特性,分别扮演者观察者模式中SubjectObservers的角色。

    订阅者模式促进了松耦合,更容易实现好的面向对象设计。Observer将自己注册到维护一个订阅者列表的Subject对象或由其中解除注册。Subject不依赖于任何特定的observer,只要委托是正确的用于事件的类型。.NET中的event和delegate范式展示了一个观察者模式优雅且强大的实现。

    下面是几种使用观察者模式的具体场景:

    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。

    DoFactory GoF代码

    这个标准示例展示了当状态发生变化时,订阅对象被通知并更新。

    // Observer pattern 
    // Structural example 
    using System;
    using System.Collections.Generic;
     
    namespace DoFactory.GangOfFour.Observer.Structural
    {
        // MainApp test application
        class MainApp
        {
            static void Main()
            {
                // Configure Observer pattern
                ConcreteSubject s = new ConcreteSubject();
     
                s.Attach(new ConcreteObserver(s, "X"));
                s.Attach(new ConcreteObserver(s, "Y"));
                s.Attach(new ConcreteObserver(s, "Z"));
     
                // Change subject and notify observers
                s.SubjectState = "ABC";
                s.Notify();
     
                // Wait for user
                Console.ReadKey();
            }
        }
     
        // "Subject"
        abstract class Subject
        {
            private List<Observer> _observers = new List<Observer>();
     
            public void Attach(Observer observer)
            {
                _observers.Add(observer);
            }
     
            public void Detach(Observer observer)
            {
                _observers.Remove(observer);
            }
     
            public void Notify()
            {
                foreach (Observer o in _observers)
                {
                    o.Update();
                }
            }
        }
     
        // "ConcreteSubject"
        class ConcreteSubject : Subject
        {
            private string _subjectState;
     
            // Gets or sets subject state
            public string SubjectState
            {
                get { return _subjectState; }
                set { _subjectState = value; }
            }
        }
     
        // "Observer"
        abstract class Observer
        {
            public abstract void Update();
        }
     
        // "ConcreteObserver"
        class ConcreteObserver : Observer
        {
            private string _name;
            private string _observerState;
            private ConcreteSubject _subject;
     
            // Constructor
            public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, string name)
            {
                this._subject = subject;
                this._name = name;
            }
     
            public override void Update()
            {
                _observerState = _subject.SubjectState;
                Console.WriteLine("Observer {0}'s new state is {1}", _name, _observerState);
            }
     
            // Gets or sets subject
            public ConcreteSubject Subject
            {
                get { return _subject; }
                set { _subject = value; }
            }
        }
    }

    实际使用的示例展示了每当股票价格发生变化时,投资者被通知。

    例子中涉及到的类与职责链模式中标准的类对应关系如下:

    • Subject – Stock

    • ConcreteSubject – IBM

    • Observer – IInvestor

    • ConcreteObserver – Investor

    // Observer pattern 
    // Real World example 
    using System;
    using System.Collections.Generic;
     
    namespace DoFactory.GangOfFour.Observer.RealWorld
    {
        // MainApp test application
        class MainApp
        {
            static void Main()
            {
                // Create IBM stock and attach investors
                IBM ibm = new IBM("IBM", 120.00);
                ibm.Attach(new Investor("Sorros"));
                ibm.Attach(new Investor("Berkshire"));
     
                // Fluctuating prices will notify investors
                ibm.Price = 120.10;
                ibm.Price = 121.00;
                ibm.Price = 120.50;
                ibm.Price = 120.75;
     
                // Wait for user
                Console.ReadKey();
            }
        }
     
        // "Subject"
        abstract class Stock
        {
            private string _symbol;
            private double _price;
            private List<IInvestor> _investors = new List<IInvestor>();
     
            // Constructor
            public Stock(string symbol, double price)
            {
                this._symbol = symbol;
                this._price = price;
            }
     
            public void Attach(IInvestor investor)
            {
                _investors.Add(investor);
            }
     
            public void Detach(IInvestor investor)
            {
                _investors.Remove(investor);
            }
     
            public void Notify()
            {
                foreach (IInvestor investor in _investors)
                {
                    investor.Update(this);
                }
     
                Console.WriteLine("");
            }
     
            // Gets or sets the price
            public double Price
            {
                get { return _price; }
                set
                {
                    if (_price != value)
                    {
                        _price = value;
                        Notify();
                    }
                }
            }
     
            // Gets the symbol
            public string Symbol
            {
                get { return _symbol; }
            }
        }
     
        // "ConcreteSubject"
        class IBM : Stock
        {
            // Constructor
            public IBM(string symbol, double price)
                : base(symbol, price)
            {
            }
        }
     
        // "Observer"
        interface IInvestor
        {
            void Update(Stock stock);
        }
     
        // "ConcreteObserver"
        class Investor : IInvestor
        {
            private string _name;
            private Stock _stock;
     
            // Constructor
            public Investor(string name)
            {
                this._name = name;
            }
     
            public void Update(Stock stock)
            {
                Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, stock.Symbol, stock.Price);
            }
     
            // Gets or sets the stock
            public Stock Stock
            {
                get { return _stock; }
                set { _stock = value; }
            }
        }
    }

    .NET优化的代码实现了与上面例子相同的功能但更多的使用了现代的.NET内置的特性。这个例子使用了.NET多播委托来完成,这是观察者模式的一个实现。委托是类型安全的函数指针,其可以用来调用一个方法。泛型委托可以接受事件处理函数指定的参数,换句话说,名为sender的参数不一定非得是object类型,其可以是任意类型(这个例子中是Stock类型)。多播委托由多个方法组成,这些方法以它们被通过C# +=运算符订阅的顺序依次被调用。例子中也使用了.NET3.0中自动属性类型初始化器等特性。

    // Observer pattern 
    // .NET Optimized example 
    using System;
    using System.Collections.Generic;
     
    namespace DoFactory.GangOfFour.Observer.NETOptimized
    {
        class MainApp
        {
            static void Main()
            {
                // Create IBM stock and attach investors
                var ibm = new IBM(120.00);
     
                // Attach 'listeners', i.e. Investors
                ibm.Attach(new Investor { Name = "Sorros" });
                ibm.Attach(new Investor { Name = "Berkshire" });
     
                // Fluctuating prices will notify listening investors
                ibm.Price = 120.10;
                ibm.Price = 121.00;
                ibm.Price = 120.50;
                ibm.Price = 120.75;
     
                // Wait for user
                Console.ReadKey();
            }
        }
     
        // Custom event arguments
        public class ChangeEventArgs : EventArgs
        {
            // Gets or sets symbol
            public string Symbol { get; set; }
     
            // Gets or sets price
            public double Price { get; set; }
        }
     
        // "Subject"
        abstract class Stock
        {
            protected string _symbol;
            protected double _price;
     
            // Constructor
            public Stock(string symbol, double price)
            {
                this._symbol = symbol;
                this._price = price;
            }
     
            // Event
            public event EventHandler<ChangeEventArgs> Change;
     
            // Invoke the Change event
            public virtual void OnChange(ChangeEventArgs e)
            {
                if (Change != null)
                {
                    Change(this, e);
                }
            }
     
            public void Attach(IInvestor investor)
            {
                Change += investor.Update;
            }
     
            public void Detach(IInvestor investor)
            {
                Change -= investor.Update;
            }
     
            // Gets or sets the price
            public double Price
            {
                get { return _price; }
                set
                {
                    if (_price != value)
                    {
                        _price = value;
                        OnChange(new ChangeEventArgs { Symbol = _symbol, Price = _price });
                        Console.WriteLine("");
                    }
                }
            }
        }
     
        // "ConcreteSubject"
        class IBM : Stock
        {
            // Constructor - symbol for IBM is always same
            public IBM(double price)
                : base("IBM", price)
            {
            }
        }
     
        // "Observer"
        interface IInvestor
        {
            void Update(object sender, ChangeEventArgs e);
        }
     
        // "ConcreteObserver"
        class Investor : IInvestor
        {
            // Gets or sets the investor name
            public string Name { get; set; }
     
            // Gets or sets the stock
            public Stock Stock { get; set; }
     
            public void Update(object sender, ChangeEventArgs e)
            {
                Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", Name, e.Symbol, e.Price);
            }
        }
    }

    Observer模式解说

    下面通过一个例子来说明Observer模式。监控某一个公司的股票价格变化,可以有多种方式,通知的对象可以是投资者,或者是发送到移动设备,还有电子邮件等。一开始我们先不考虑Observer模式,通过一步步地重构,最终重构为Observer模式。现在有这样两个类:Microsoft和Investor,如下图所示:

    图2.发送股票通知例子的类图

    它们的实现如下:

    public class Microsoft
    {
        private Investor _investor;
        private String _symbol;
        private double _price;
     
        public void Update()
        {
            _investor.SendData(this);
        }
     
        public Investor Investor
        {
            get { return _investor; }
            set { _investor = value; }
        }
        public String Symbol
        {
            get { return _symbol; }
            set { _symbol = value; }
        }
        public double Price
        {
            get { return _price; }
            set { _price = value; }
        }
    }
     
    public class Investor
    {
        private string _name;
        public Investor(string name)
        {
            this._name = name;
        }
        public void SendData(Microsoft ms)
        {
            Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, ms.Symbol, ms.Price);
        }
    }

    简单的客户端实现:

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Investor investor = new Investor("Jom");
            Microsoft ms = new Microsoft();
            ms.Investor = investor;
            ms.Symbol = "Microsoft";
            ms.Price = 120.00;
     
            ms.Update();
            Console.ReadLine();
        }
    }

    运行后结果如下:

    Notified Jom of Microsoft's change to ¥120

    可以看到,这段代码运行并没有问题,也确实实现了我们最初的设想的功能,把Microsoft的股票价格变化通知到了Jom投资者那儿。但是这里面出现了如下几个问题:

    1. Microsoft和Investor之间形成了一种双向的依赖关系,即Microsoft调用了Investor的方法,而Investor调用了Microsoft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。

    2. 当出现一种的通知对象,比如说是移动设备Mobile:

    public class Mobile
    {
        private string _no;
        public Mobile(string No)
        {
            this._no = No;
        }
        public void SendData(Microsoft ms)
        {
            Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _no, ms.Symbol, ms.Price);
        }
    }

    这时候对应的Microsoft的类就应该改变为如下代码,在Microsot类中增加Mobile,同时修改Update()方法使其可以通知到移动设备:

    public class Microsoft
    {
        private Investor _investor;
        private Mobile _mobile;
        private String _symbol;
        private double _price;
     
        public void Update()
        {
            _investor.SendData(this);
            _mobile.SendData(this);
        }
        public Mobile Mobile
        {
            get { return _mobile; }
            set { _mobile = value; }
        }
        public Investor Investor
        {
            get { return _investor; }
            set { _investor = value; }
        }
        public String Symbol
        {
            get { return _symbol; }
            set { _symbol = value; }
        }
        public double Price
        {
            get { return _price; }
            set { _price = value; }
        }
    }

    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Microsoft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Microsoft和具体的通知对象之间依赖。

    图3.将例子中通知功能抽象为一个接口

    实现代码如下:

    public interface IObserver
    {
        void SendData(Microsoft ms);
    }
     
    public class Investor : IObserver
    {
        private string _name;
        public Investor(string name)
        {
            this._name = name;
        }
        public void SendData(Microsoft ms)
        {
            Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, ms.Symbol, ms.Price);
        }
    }
     
    public class Microsoft
    {
        private IObserver _investor;
        private String _symbol;
        private double _price;
        public void Update()
        {
            _investor.SendData(this);
        }
        public String Symbol
        {
            get { return _symbol; }
            set { _symbol = value; }
        }
        public double Price
        {
            get { return _price; }
            set { _price = value; }
        }
        public IObserver Investor
        {
            get { return _investor; }
            set { _investor = value; }
        }
    }

    做到这一步,可以看到,我们在降低两者的依赖性上已经迈进了一小步,正在朝着弱依赖性这个方向变化。在Microsoft类中已经不再依赖于具体的Investor,而是依赖于接口IObserver。

    但同时我们看到,再新出现一个移动设备这样的通知对象,Microsoft类仍然需要改变,对此我们再做如下重构,在Microsoft中维护一个IObserver列表,同时提供相应的维护方法。

    图4.解除依赖的系统的类图

    Microsoft类的实现代码如下:

    public class Microsoft
    {
        private List<IObserver> observers = new List<IObserver>();
        private String _symbol;
        private double _price;
        public void Update()
        {
            foreach (IObserver ob in observers)
            {
                ob.SendData(this);
            }
        }
     
        public void AddObserver(IObserver observer)
        {
            observers.Add(observer);
        }
        public void RemoveObserver(IObserver observer)
        {
            observers.Remove(observer);
        }
        public String Symbol
        {
            get { return _symbol; }
            set { _symbol = value; }
        }
        public double Price
        {
            get { return _price; }
            set { _price = value; }
        }
    }

    此时客户端的调用代码:

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IObserver investor1 = new Investor("Jom");
            IObserver investor2 = new Investor("TerryLee");
            Microsoft ms = new Microsoft();
            ms.Symbol = "Microsoft";
            ms.Price = 120.00;
            ms.AddObserver(investor1);
            ms.AddObserver(investor2);
            ms.Update();
            Console.ReadLine();
        }
    }

    走到这一步,已经有了Observer模式的影子了,Microsoft类不再依赖于具体的Investor,而是依赖于抽象的IOberver。存在着的一个问题是Investor仍然依赖于具体的公司Microsoft,况且公司还会有很多IBM,Google等,解决这样的问题很简单,只需要再对Microsoft类做一次抽象。如下图所示:

    图5.例子实现观察者模式后的类图

    实现代码如下:

    public abstract class Stock
    {
        private List<IObserver> observers = new List<IObserver>();
        private String _symbol;
        private double _price;
        public Stock(String symbol, double price)
        {
            this._symbol = symbol;
            this._price = price;
        }
     
        public void Update()
        {
            foreach (IObserver ob in observers)
            {
                ob.SendData(this);
            }
        }
        public void AddObserver(IObserver observer)
        {
            observers.Add(observer);
        }
        public void RemoveObserver(IObserver observer)
        {
            observers.Remove(observer);
        }
        public String Symbol
        {
            get { return _symbol; }
        }
        public double Price
        {
            get { return _price; }
        }
    }
     
    public class Microsoft : Stock
    {
        public Microsoft(String symbol, double price)
            : base(symbol, price)
        { }
    }
     
    public interface IObserver
    {
        void SendData(Stock stock);
    }
     
    public class Investor : IObserver
    {
        private string _name;
        public Investor(string name)
        {
            this._name = name;
        }
     
        public void SendData(Stock stock)
        {
            Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, stock.Symbol, stock.Price);
        }
    }

    客户端程序代码如下:

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Stock ms = new Microsoft("Microsoft", 120.00);
            ms.AddObserver(new Investor("Jom"));
            ms.AddObserver(new Investor("TerryLee"));
            ms.Update();
            Console.ReadLine();
        }
    }

    到这里我们可以看到,通过不断的重构,不断地抽象,我们由一开始的很糟糕的设计,逐渐重构为使用Observer模式的这样一个方案。在这个例子里面,IOberser充当了观察者的角色,而Stock则扮演了主题对象角色,在任何时候,只要调用了Stock的Update()方法,它就会通知它的所有观察者对象。同时可以看到,通过Observer模式,取消了直接依赖,变为间接依赖,这样大大提供了系统的可维护性和可扩展性。

    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。OK,说到这儿,你是否对于推模式和拉模式有了一点了解呢?我把前面的例子修改为了拉模式,供大家参考,可以看到通知方法是没有任何参数的:

    public abstract class Stock
    {
        private List<IObserver> observers = new List<IObserver>();
        private String _symbol;
        private double _price;
        public Stock(String symbol, double price)
        {
            this._symbol = symbol;
            this._price = price;
        }
     
        public void Update()
        {
            foreach (IObserver ob in observers)
            {
                ob.SendData();
            }
        }
        public void AddObserver(IObserver observer)
        {
            observers.Add(observer);
        }
        public void RemoveObserver(IObserver observer)
        {
            observers.Remove(observer);
        }
        public String Symbol
        {
            get { return _symbol; }
        }
        public double Price
        {
            get { return _price; }
        }
    }
     
    public class Microsoft : Stock
    {
        public Microsoft(String symbol, double price)
            : base(symbol, price)
        { }
    }
     
    public interface IObserver
    {
        void SendData();
    }
     
    public class Investor : IObserver
    {
        private string _name;
        private Stock _stock;
        public Investor(string name, Stock stock)
        {
            this._name = name;
            this._stock = stock;
        }
        public void SendData()
        {
            Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, _stock.Symbol, _stock.Price);
        }
    }
     
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Stock ms = new Microsoft("Microsoft", 120.00);
            ms.AddObserver(new Investor("Jom", ms));
            ms.AddObserver(new Investor("TerryLee", ms));
            ms.Update();
            Console.ReadLine();
        }
    }

    当然拉模式也是有一些缺点的,主体对象和观察者之间的耦合加强了,但是这可以通过抽象的手段使这种耦合关系减到最小。

    来自《深入浅出设计模式》的例子

    这个例子中,实现了当气象站更新数据时,相关的气象板接收通知并更新的功能。通过使用观察者模式使两者之间实现了松耦合。这个例子没有使用C#语言与.NET框架对观察者模式的内在支持。

    using System;
    using System.Collections.Generic;
     
    namespace DoFactory.HeadFirst.Observer.WeatherStation
    {
        class WeatherStationHeatIndex
        {
            static void Main(string[] args)
            {
                var weatherData = new WeatherData();
     
                var currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
                var statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData);
                var forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);
                var heatIndexDisplay = new HeatIndexDisplay(weatherData);
     
                weatherData.SetMeasurements(80, 65, 30.4f);
                weatherData.SetMeasurements(82, 70, 29.2f);
                weatherData.SetMeasurements(78, 90, 29.2f);
     
                // Wait for user
                Console.ReadKey();
            }
        }
     
        #region Subject
     
        public interface ISubject
        {
            void RegisterObserver(IObserver observer);
            void RemoveObserver(IObserver observer);
            void NotifyObservers();
        }
     
        public class WeatherData : ISubject
        {
            private List<IObserver> _observers = new List<IObserver>();
            private float _temperature;
            private float _humidity;
            private float _pressure;
     
            public void RegisterObserver(IObserver observer)
            {
                _observers.Add(observer);
            }
     
            public void RemoveObserver(IObserver observer)
            {
                _observers.Remove(observer);
            }
     
            public void NotifyObservers()
            {
                foreach (IObserver observer in _observers)
                {
                    observer.Update(_temperature, _humidity, _pressure);
                }
            }
     
            public void MeasurementsChanged()
            {
                NotifyObservers();
            }
     
            public void SetMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure)
            {
                this._temperature = temperature;
                this._humidity = humidity;
                this._pressure = pressure;
                MeasurementsChanged();
            }
        }
        #endregion
     
        #region Observer
     
        public interface IObserver
        {
            void Update(float temperature, float humidity, float pressure);
        }
     
        public interface IDisplayElement
        {
            void Display();
        }
     
        public class CurrentConditionsDisplay : IObserver, IDisplayElement
        {
            private float _temperature;
            private float _humidity;
            private ISubject _weatherData;
     
            public CurrentConditionsDisplay(ISubject weatherData)
            {
                this._weatherData = weatherData;
                weatherData.RegisterObserver(this);
            }
     
            public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)
            {
                this._temperature = temperature;
                this._humidity = humidity;
                Display();
            }
     
            public void Display()
            {
                Console.WriteLine("Current conditions: " + _temperature
                    + "F degrees and " + _humidity + "% humidity");
            }
        }
     
        public class ForecastDisplay : IObserver, IDisplayElement
        {
            private float _currentPressure = 29.92f;
            private float _lastPressure;
            private WeatherData _weatherData;
     
            public ForecastDisplay(WeatherData weatherData)
            {
                this._weatherData = weatherData;
                weatherData.RegisterObserver(this);
            }
     
            public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)
            {
                _lastPressure = _currentPressure;
                _currentPressure = pressure;
     
                Display();
            }
     
            public void Display()
            {
                Console.Write("Forecast: ");
     
                if (_currentPressure > _lastPressure)
                {
                    Console.WriteLine("Improving weather on the way!");
                }
                else if (_currentPressure == _lastPressure)
                {
                    Console.WriteLine("More of the same");
                }
                else if (_currentPressure < _lastPressure)
                {
                    Console.WriteLine("Watch out for cooler, rainy weather");
                }
            }
        }
     
        public class HeatIndexDisplay : IObserver, IDisplayElement
        {
            private float _heatIndex = 0.0f;
            private WeatherData _weatherData;
     
            public HeatIndexDisplay(WeatherData weatherData)
            {
                this._weatherData = weatherData;
                weatherData.RegisterObserver(this);
            }
     
            public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)
            {
                _heatIndex = ComputeHeatIndex(temperature, humidity);
                Display();
            }
     
            private float ComputeHeatIndex(float t, float rh)
            {
                float heatindex = (float)
                        (
                        (16.923 + (0.185212 * t)) +
                        (5.37941 * rh) -
                        (0.100254 * t * rh) +
                        (0.00941695 * (t * t)) +
                        (0.00728898 * (rh * rh)) +
                        (0.000345372 * (t * t * rh)) -
                        (0.000814971 * (t * rh * rh)) +
                        (0.0000102102 * (t * t * rh * rh)) -
                        (0.000038646 * (t * t * t)) +
                        (0.0000291583 * (rh * rh * rh)) +
                        (0.00000142721 * (t * t * t * rh)) +
                        (0.000000197483 * (t * rh * rh * rh)) -
                        (0.0000000218429 * (t * t * t * rh * rh)) +
                        (0.000000000843296 * (t * t * rh * rh * rh)) -
                        (0.0000000000481975 * (t * t * t * rh * rh * rh)));
                return heatindex;
            }
     
            public void Display()
            {
                Console.WriteLine("Heat index is " + _heatIndex + "
    ");
            }
        }
     
        public class StatisticsDisplay : IObserver, IDisplayElement
        {
            private float _maxTemp = 0.0f;
            private float _minTemp = 200;
            private float _tempSum = 0.0f;
            private int _numReadings;
            private WeatherData _weatherData;
     
            public StatisticsDisplay(WeatherData weatherData)
            {
                this._weatherData = weatherData;
                weatherData.RegisterObserver(this);
            }
     
            public void Update(float temperature, float humidity, float pressure)
            {
                _tempSum += temperature;
                _numReadings++;
     
                if (temperature > _maxTemp)
                {
                    _maxTemp = temperature;
                }
     
                if (temperature < _minTemp)
                {
                    _minTemp = temperature;
                }
     
                Display();
            }
     
            public void Display()
            {
                Console.WriteLine("Avg/Max/Min temperature = " + (_tempSum / _numReadings)
                    + "/" + _maxTemp + "/" + _minTemp);
            }
        }
     
        #endregion
    }

    .NET中的Observer模式

    正如上文提到的,.NET事件模型使用观察者模式来实现,并且贯穿整个.NET Framwork – 包括.NET语言和.NET类库。

    在.NET中,相信大家对于事件和委托都已经不陌生了,这里就不具体多说了。利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。因为在上面的示例中我们可以看到,虽然取消了直接耦合,但是又引入了不必要的约束(暂且这么说吧)。即那些子类必须都继承于主题父类,还有观察者接口等。网上有很多这方面的例子,上面的例子简单的用事件和委托实现如下,仅供大家参考:

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Stock stock = new Stock("Microsoft", 120.00);
            Investor investor = new Investor("Jom");
            stock.NotifyEvent += new NotifyEventHandler(investor.SendData);
            stock.Update();
            Console.ReadLine();
        }
    }
     
    public delegate void NotifyEventHandler(object sender);
     
    public class Stock
    {
        public NotifyEventHandler NotifyEvent;
        private String _symbol;
        private double _price;
        public Stock(String symbol, double price)
        {
            this._symbol = symbol;
            this._price = price;
        }
        public void Update()
        {
            OnNotifyChange();
        }
        public void OnNotifyChange()
        {
            if (NotifyEvent != null)
            {
                NotifyEvent(this);
            }
        }
        public String Symbol
        {
            get { return _symbol; }
        }
        public double Price
        {
            get { return _price; }
        }
    }
     
    public class Investor
    {
        private string _name;
        public Investor(string name)
        {
            this._name = name;
        }
        public void SendData(object obj)
        {
            if (obj is Stock)
            {
                Stock stock = (Stock)obj;
                Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, stock.Symbol, stock.Price);
            }
        }
    }

    效果及实现要点

    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。

    总结

    通过Observer模式,把一对多对象之间的通知依赖关系的变得更为松散,大大地提高了程序的可维护性和可扩展性,也很好的符合了开放-封闭原则。

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