一、什么是觀察者模式

在許多設(shè)計中，經(jīng)常涉及多個對象都對一個特殊對象中的數(shù)據(jù)變化感興趣，而且這多個對象都希望跟蹤那個特殊對象中的數(shù)據(jù)變化，也就是說當對象間存在一對多關(guān)系時，在這樣的情況下就可以使用觀察者模式。當一個對象被修改時，則會自動通知它的依賴對象。

觀察者模式是關(guān)于多個對象想知道一個對象中數(shù)據(jù)變化情況的一種成熟的模式。觀察者模式中有一個稱作“主題”的對象和若干個稱作“觀察者”的對象，“主題”和“觀察者”間是一種一對多的依賴關(guān)系，當“主題”的狀態(tài)發(fā)生變化時，所有“觀察者”都得到通知。

主要解決：一個對象狀態(tài)改變給其他對象通知的問題，而且要考慮到易用和低耦合，保證高度的協(xié)作。

二、觀察者模式的結(jié)構(gòu)

觀察者模式的結(jié)構(gòu)中包含四種角色：

（1）主題（Subject）：主題是一個接口，該接口規(guī)定了具體主題需要實現(xiàn)的方法，比如，添加、刪除觀察者以及通知觀察者更新數(shù)據(jù)的方法。

（2）觀察者（Observer）：觀察者是一個接口，該接口規(guī)定了具體觀察者用來更新數(shù)據(jù)的方法。

（3）具體主題（ConcreteSubject）：具體主題是實現(xiàn)主題接口類的一個實例，該實例包含有可以經(jīng)常發(fā)生變化的數(shù)據(jù)。具體主題需使用一個集合，比如ArrayList，存放觀察者的引用，以便數(shù)據(jù)變化時通知具體觀察者。

（4）具體觀察者（ConcreteObserver）：具體觀察者是實現(xiàn)觀察者接口類的一個實例。具體觀察者包含有可以存放具體主題引用的主題接口變量，以便具體觀察者讓具體主題將自己的引用添加到具體主題的集合中，使自己成為它的觀察者，或讓這個具體主題將自己從具體主題的集合中刪除，使自己不再是它的觀察者。

三、觀察者模式的使用場景

（1）當一個對象的數(shù)據(jù)更新時需要通知其他對象，但這個對象又不希望和被通知的那些對象形成緊耦合。

（2）當一個對象的數(shù)據(jù)更新時，這個對象需要讓其他對象也各自更新自己的數(shù)據(jù)，但這個對象不知道具體有多少對象需要更新數(shù)據(jù)。

觀察者模式在實際項目的應(yīng)用中非常常見，比如你到 ATM 機器上取錢，多次輸錯密碼，卡就會被 ATM吞掉，吞卡動作發(fā)生的時候，會觸發(fā)哪些事件呢？第一攝像頭連續(xù)快拍，第二，通知監(jiān)控系統(tǒng)，吞卡發(fā)生；第三，初始化 ATM 機屏幕，返回最初狀態(tài)，你不能因為就吞了一張卡，整個 ATM 都不能用了吧，一般前兩個動作都是通過觀察者模式來完成的。觀察者可以實現(xiàn)消息的廣播，一個消息可以觸發(fā)多個事件，這是觀察者模式非常重要的功能。

使用觀察者模式也有兩個重點問題要解決：

廣播鏈的問題。

如果你做過數(shù)據(jù)庫的觸發(fā)器，你就應(yīng)該知道有一個觸發(fā)器鏈的問題，比如表 A 上寫了一個觸發(fā)器，內(nèi)容是一個字段更新后更新表 B 的一條數(shù)據(jù)，而表 B 上也有個觸發(fā)器，要更新表 C，表 C 也有觸發(fā)器…,完蛋了，這個數(shù)據(jù)庫基本上就毀掉了！我們的觀察者模式也是一樣的問題，一個觀察者可以有雙重身份，即使觀察者，也是被觀察者，這沒什么問題呀，但是鏈一旦建立，這個邏輯就比較復(fù)雜，可維護性非常差，根據(jù)經(jīng)驗建議，在一個觀察者模式中最多出現(xiàn)一個對象既是觀察者也是被觀察者，也就是說消息最多轉(zhuǎn)發(fā)一次（傳遞兩次），這還是比較好控制的；

異步處理問題。

被觀察者發(fā)生動作了，觀察者要做出回應(yīng)，如果觀察者比較多，而且處理時間比較長怎么辦？那就用異步唄，異步處理就要考慮線程安全和隊列的問題，這個大家有時間看看 Message Queue，就會有更深的了解。

四、觀察者模式的優(yōu)缺點

優(yōu)點：

1、具體主題和具體觀察者是松耦合關(guān)系。由于主題接口僅僅依賴于觀察者接口，因此具體主題只是知道它的觀察者是實現(xiàn)觀察者接口的某個類的實例，但不需要知道具體是哪個類。同樣，由于觀察者僅僅依賴于主題接口，因此具體觀察者只是知道它依賴的主題是實現(xiàn)主題接口的某個類的實例，但不需要知道具體是哪個類。

2、觀察者模式滿足“開-閉原則”。主題接口僅僅依賴于觀察者接口，這樣，就可以讓創(chuàng)建具體主題的類也僅僅是依賴于觀察者接口，因此，如果增加新的實現(xiàn)觀察者接口的類，不必修改創(chuàng)建具體主題的類的代碼。。同樣，創(chuàng)建具體觀察者的類僅僅依賴于主題接口，如果增加新的實現(xiàn)主題接口的類，也不必修改創(chuàng)建具體觀察者類的代碼。

缺點：

1、如果一個被觀察者對象有很多的直接和間接的觀察者的話，將所有的觀察者都通知到會花費很多時間。

2、如果在觀察者和觀察目標之間有循環(huán)依賴的話，觀察目標會觸發(fā)它們之間進行循環(huán)調(diào)用，可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

3、觀察者模式?jīng)]有相應(yīng)的機制讓觀察者知道所觀察的目標對象是怎么發(fā)生變化的，而僅僅只是知道觀察目標發(fā)生了變化。

五、觀察者模式的實現(xiàn)

Observer類---抽象觀察者，為所有具體觀察者定義一個接口，在得到主題通知時更新自己。

這個接口叫做更新接口，抽象觀察者一般用一個抽象類或者一個接口實現(xiàn)。更新接口通常包括一個Update方法，這個方法叫做更新方法。

abstract class Observer
{
    public abstract void Update();
}

Subject類---主題或者抽象通知者，一般用一個抽象類或者一個接口實現(xiàn)。

它把所有對觀察者對象的引用保存到一個聚集里，每個主題都可以有任何數(shù)量的觀察者。抽象主題提供一個接口，可以增加和刪除觀察者。

abstract class Subject
{
    private List<Observer> observers = new List<Observer>();
    //增加觀察者
    public void Attach(Observer observer)
    {
        observers.Add(observer);
    }
    //移除觀察者
    public void Detach(Observer observer)
    {
        observers.Remove(observer);
    }
    //通知
    public void Notify()
    {
        foreach (var item in observers)
        {
            item.Update();
        }
    }
}

ConcreteSubject類---具體主題或者具體通知者，將有關(guān)狀態(tài)存入具體觀察者對象；在具體主題的內(nèi)部狀態(tài)改變時，給所有登記過的觀察者發(fā)送通知。

具體主題角色通常用一個具體類實現(xiàn)。

class ConcreteSubject : Subject
{
    private string subjectState;
    //具體被觀察者狀態(tài)
    public string SubjectState
    {
        get { return subjectState; }
        set { subjectState = value; }
    }
}

ConcreteObserver類---具體觀察者，實現(xiàn)抽象觀察者角色所要求的更新接口，以便使本身的狀態(tài)與主題的狀態(tài)相協(xié)調(diào)。

具體觀察者角色可以保存一個指向具體主題對象的引用。具體觀察者角色通常用一個具體類實現(xiàn)。

class ConcreteObserver : Observer
{
    private string name;
    private string observerState;
    private ConcreteSubject subject;
     public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, string name)
    {
        this.subject = subject;
        this.name = name;
    }
    public override void Update()
    {
        observerState = subject.SubjectState;
        Console.WriteLine("觀察者{0}的新狀態(tài)是{1}", name, observerState);
    }
    public ConcreteSubject Subject
    {
        get { return subject; }
        set { subject = value; }
    }
}

客戶端代碼

static void Main(string[] args)
{
    ConcreteSubject cs = new ConcreteSubject();
     cs.Attach(new ConcreteObserver(cs, "X"));
    cs.Attach(new ConcreteObserver(cs, "Y"));
    cs.Attach(new ConcreteObserver(cs, "Z"));
     cs.SubjectState = "ABC";
    cs.Notify();
     Console.Read();
}

結(jié)果

觀察者X的新狀態(tài)是ABC
觀察者Y的新狀態(tài)是ABC
觀察者Z的新狀態(tài)是ABC

六、觀察者模式和委托的結(jié)合

上述代碼盡管已經(jīng)用了依賴倒轉(zhuǎn)原則，但是“抽象通知者”還是依賴“抽象觀察者”，也就是說，萬一沒有了抽象觀察者這樣的接口，這個通知功能就發(fā)送不了。

另外就是每個具體觀察者，它不一定是Update的方法調(diào)用。

目的：通知者和觀察者之間根本就互相不知道，由客戶端來決定通知誰

//通知者接口
interface Subject
{
    void Notify();
    string SubjectState { get; set; }
}

具體觀察者類

//看股票的同事
class StockObserver
{
    private string name;
    private Subject sub;
     public StockObserver(string name, Subject sub)
    {
        this.sub = sub;
        this.name = name;
    }
    //關(guān)閉股票
    public void CloseStock()
    {
        Console.WriteLine("{0}{1}關(guān)閉股票，繼續(xù)工作", sub.SubjectState, sub);
    }
}
//看NBA的同事
class NBAObserver
{
    private string name;
    private Subject sub;
     public NBAObserver(string name, Subject sub)
    {
        this.sub = sub;
        this.name = name;
    }
    //關(guān)閉NBA
    public void CloseNBA()
    {
        Console.WriteLine("{0}{1}關(guān)閉NBA，繼續(xù)工作", sub.SubjectState, sub);
    }
}

聲明一個委托，無參數(shù)，無返回值

//聲明一個委托，無參數(shù)，無返回值
delegate void EventHandler();

主題或者抽象通知者

//老板類
class Boss : Subject
{
    private string action;
    //聲明委托事件Update
    public event EventHandler Update;
     public string SubjectState
    {
        get { return action; }
         set { action = value; }
    }
     public void Notify()
    {
        //在訪問通知時，調(diào)用Update
        Update();
    }
}
//秘書類
class Secretary : Subject
{
    //與老板類類似，省略......
}

客戶端代碼

static void Main(string[] args)
{
    //老板張
    Boss Zhang = new Boss();
     StockObserver tongshi1 = new StockObserver("張三",Zhang);
    NBAObserver tongshi2 = new NBAObserver("李四",Zhang);
     Zhang.Update += new EventHandler(tongshi1.CloseStock);
    Zhang.Update += new EventHandler(tongshi2.CloseNBA);
     Zhang.SubjectState = "老板張駕到！";
    Zhang.Notify();
    Console.Read();
}

結(jié)果

老板張駕到！張三關(guān)閉股票，繼續(xù)工作
老板張駕到！李四關(guān)閉NBA，繼續(xù)工作

七、總結(jié)

實現(xiàn)觀察者模式的時候要注意，觀察者和被觀察對象之間的互動關(guān)系不能體現(xiàn)成類之間的直接調(diào)用，否則就將使觀察者和被觀察對象之間緊密的耦合起來，從根本上違反面向?qū)ο蟮脑O(shè)計的原則。無論是觀察者“觀察”觀察對象，還是被觀察者將自己的改變“通知”觀察者，都不應(yīng)該直接調(diào)用。

另外redis里的pub/sub也可以實現(xiàn)觀察者模式。

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！

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