Head First设计模式之观察者模式（Observer Pattern）

Posted 2022-12-14 墨遥

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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Head First设计模式之观察者模式（Observer Pattern）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

前言：

这一节开始学习观察者模式，开始讲之前会先像第一节那样通过一个应用场景来引入该模式。具体场景为：气象站提供了一个WeatherData对象，该对象可以追踪获取天气的温度、气压、湿度信息，WeatherData对象会随即更新三个布告板的显示：目前状况（温度、湿度、气压）、气象统计和天气预报。

1. 基本需求：利用WeatherData对象获取数据、并更新三个布告板：目前状况、气象统计和天气预报

WeatherData类图如下：

说明：

GetTemperature()、GetHumidity()、GetPressure()分别用来获取天气温度、湿度气压，MeasurementsChanged()当气象测量更新此方法会被调用。

分析：

1. 可以通过WeatherData的Getter方法获取三个测量值：温度、湿度、气压

2. 气象测量更新时会调用MeasurementsChanged（）方法

3. 需要实现三个天气数据布告板：“目前状况”、“气象统计”、“天气预报”，一旦WeatherData测到新值，这些布告也马上更新

4. 此系统可扩展，可以随意的添加或者删除任何布告板。

实现：

public class WeatherData

   public void MeasurementsChanged()
    
        float temp = GetTemperature();
        float humidity = GetHumidity();
        float pressure = GetPressure();
 
        currentConditionDisplay.update(temp,humidity, pressure);
        statisticsDisplay.update(temp,humidity, pressure);
        forecastDisplay.update(temp, humidity,pressure);
    
    //其他方法

反思：

我们的这种实现有何不妥？

结合我们第一节中的一些面向对象的原则，这种实现方式会有如下问题：

l 针对具体实现编程，后续新增或者删除布告板必须修改程序

l 未将改变的地方封装起来

这种实现方式与面向对象的一些基本原则是相违背的，目前暂时是实现了用户的需求，但是在后续不具备可扩展行。

2. 引入观察者模式

2.1 出版者+订阅者=观察者模式

出版者：就相当于“主题”（Subject），订阅者相当于“观察者”（Observer）

当出版者（主题）发行新的报纸的时候，所有的观察者（订阅者）就可以收到最新的报纸，同时，当新的观察者（订阅者）加入时，也可以收到最新的报纸，当观察者（订阅者）退订报纸后，就再也收不到新的报纸。

2.2 定义观察者模式

观察者模式定义了对象之间一对多依赖，这样一来，当一个对象状态改变时，它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。

主题和观察者定义一对多的关系。观察者依赖于此主题，只要主题状态一有变化，观察者就会被通知，根据通知的风格，观察者可能因此新值而更新。

观察者模式：类图

2.3设计原则：为了交互对象之间的松耦合设计而努力

松耦合的威力

l 当两个对象之间松耦合，它们依然可以交互，但是不清楚彼此的细节。

l 观察者模式提供了一种对象设计，让主题和观察者之间松耦合。

说明：

1. 主题只知道观察者实现了某个接口（IObserver接口），不需要知道观察者是谁，或其他细节。

2. 任何时候都可以增加或者删除的观察者，主题唯一依赖的是一个实现了IObserver接口的对象列表。

3. 新的类型观察者出现时，主题代码不需要修改，只需要在新类型里实现观察者接口，然后注册为观察者即可。

4. 可以独立的复用主题或观察者，因为二者松耦合。

5. 改变主题或者观察者，并不会影响另一方。因为二者松耦合。

松耦合的设计之所以能让我们建立有弹性的OO系统，能够应对变化，是因为对象之间的相互依赖讲到了最低。

3. 利用观察者模式设计并实现气象站

3.1 设计气象站

类图：

3.2具体实现

3.2.1主题、观察者、显示接口

/// Description:对象、观察者、显示接口
    /// </summary>
    public interface ISubject
    
        void RegisterObserver(IObserver o);//注册观察者
        void RemoveObserver(IObserver o);//删除观察者
        void NotifyObervers();//通知观察者
    
 
    public interface IObserver
    
        void Update(float temp, float humidity,float pressure);
    
 
    public interface IDisplayElement
    
        void Display();

3.2.2 WeatherData类：注册、删除、通知观察者

/// Description:WeatherData 注册、删除、通知观察者
    /// </summary>
    public class WeatherData:ISubject
    
        private ArrayList observers;
        private float temperature;
        private float humidity;
        private float pressure;
 
        public WeatherData()
        
            observers = new ArrayList();//初始化obervers，用来存储注册的观察者
        
 
        /// <summary>
        /// 注册观察者
        /// </summary>
        /// <paramname="o"></param>
        public void RegisterObserver(IObservero)
        
            observers.Add(o);
        
 
        /// <summary>
        /// 删除观察者
        /// </summary>
        /// <paramname="o"></param>
        public void RemoveObserver(IObserver o)
        
            int i = observers.IndexOf(o);
            if (i >= 0)
                observers.Remove(o);
        
 
        /// <summary>
        /// 通知观察者
        /// </summary>
        public void NotifyObervers()
        
            foreach (IObserver o in observers)
            
                o.Update(temperature, humidity,pressure);
            
        
 
        /// <summary>
        /// 当从气象站得到更新观测值时，通知观察者
        /// </summary>
        public void MeasurementsChanged()
        
            NotifyObervers();
        
 
        /// <summary>
        ///
        /// </summary>
        /// <paramname="temperature"></param>
        /// <paramname="humidity"></param>
        /// <paramname="pressure"></param>
        public void SetMeasurements(floattemperature, float humidity, float pressure)
        
            this.temperature = temperature;
            this.humidity = humidity;
            this.pressure = pressure;
            MeasurementsChanged();

3.2.3 布告板类，实现了IObserver、IDisplayElement接口

 /// Description:创建布告板
    /// </summary>
    public classCurrentConditionsDisplay: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("Currentcoditions: " + temperature + "F degress and " + humidity +"% humidity");

3.2.4 测试

WeatherStation.WeatherDataweatherData = new WeatherStation.WeatherData();
WeatherStation.CurrentConditionsDisplaycurrentDisplay = new WeatherStation.CurrentConditionsDisplay(weatherData);
weatherData.SetMeasurements(10,20, 30);

结果如下：