上帝视角？C语言之观察者模式

Posted 2021-04-25 嵌入式ARM

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了上帝视角？C语言之观察者模式相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

科普文，给大家介绍观察者模式的使用场合及其优缺点。

模式动机

观察者模式是比较常用的设计模式之一，尤其是系统里面涉及到多个复杂子系统时，经常会使用到。

它就像系统里面某个子模块的跑腿，一旦该子模块发生变化，它就要为这个子模块通知其他的子模块。

一个经典的例子就是我们操作系统所使用到的GUI界面，当我们在GUI系统里面使用各种应用程序时，只需要用鼠标轻轻点击软件右上方的全屏/非全屏，软件里面全部的组件就会进行相应的缩放，这里面使用到的就是观察者模式。

观察者模式定义:

定义对象之间多对一的依赖关系，保证当被依赖的对象发生变化时，所有的依赖者会被自动更新。
当一个对象需要通知另外一些对象，而你无法预知哪些对象将被通知时，通过观察者模式，克制减少对象的偶合关系。

场景案例

在单片机开发里面，串口通信是很重要的通信手段。在业务代码里面，有很多子模块都关注着串口通信的数据。假设在串口数据来临的时候，我们需要去通知各个子模块。

伪代码实现:

//串口中断
urat_isr()
{
...
  //通过设置全局变量来通知子模块一
  notify_module1 = 1;
  //通过设置全局变量来通知子模块二
  notify_module2 = 1;
  //通过设置全局变量来通知子模块三
  notify_module3 = 1;
...
}

...
//主函数,创建多个线程来处理不同任务
int main()
{
...
//线程1(子模块一)
create_thread1();
//线程2(子模块二)
create_thread2();
//线程3(子模块三)
create_thread3();
...

}

在上面的代码实现中，串口数据发生更新时，通过给各个全局变量置1来通知各个子模块。等到各个子模块得到运行机会后，判断并更新串口通信数据。

在这个实现方案中，串口数据通过全局变量来通知子模块的方式非常死板，一旦需要通知的子模块发生变化，必须要改动串口中断部分代码。

改进方案

在多个子系统同时监视某一个子系统时，应该添加一个观察者模块，来解开通信引起的子系统耦合。

伪代码实现:

//定义观察对象的数量
#define num 3

//定义观察对象
typedef struct object
{
   //定义观察对象的通知接口
   void (*update)();
}Object;

//定义观察者模块
typedef struct observer
{
   Object* objectList[num];
}Observer;

//定义一个观察者模块
Observer aobserver;
//主函数,创建多个线程来处理不同任务
int main()
{
//初始化各个观察对象
aobserver.objectList[0]->update = Update_module1;
aobserver.objectList[1]->update = Update_module2;
aobserver.objectList[2]->update = UpdateUpdate_module3;
...
//线程1(子模块一)
create_thread1();
//线程2(子模块二)
create_thread2();
//线程3(子模块三)
create_thread3();
...

}
//串口中断
urat_isr()
{
...
 for(i = 0; i < num; i++)
   aobserver.objectList[i]->update();
...
}

各个子模块的通知接口，可以像这样子来实现:

//module1通知接口
void Update_module1()
{
  //通过设置全局变量来通知子模块一
  notify_module1 = 1;
}

//module2通知接口
void Update_module2()
{
  //通过设置全局变量来通知子模块一
  notify_module2 = 1;
}

//module3通知接口
void Update_module3()
{
  //通过设置全局变量来通知子模块一
  notify_module3 = 1;
}

总结

这就是c语言中的观察者模式，它可以动态地增加、减少观察对象，解除子模块间的直接耦合，可以很好地预防程序需求发生变化。

但是在实际使用过程中，需要考虑一下开发效率和运行效率问题:

一个被观察者，多个观察对象，开发和调试过程中会稍微复杂一些。
通知函数尽可能不要有太大的运行开销，实在需要进行一些耗时的操作，可以考虑引进类似于Linux系统"中断上下文"这样子的机制。

-END-