C# 設(shè)計(jì)模式系列教程-觀察者模式
1. 概述
有時(shí)被稱作發(fā)布/訂閱模式，觀察者模式定義了一種一對(duì)多的依賴關(guān)系，讓多個(gè)觀察者對(duì)象同時(shí)監(jiān)聽某一個(gè)主題對(duì)象。這個(gè)主題對(duì)象在狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)通知所有觀察者對(duì)象，使它們能夠自動(dòng)更新自己。
2. 解決的問題
將一個(gè)系統(tǒng)分割成一個(gè)一些類相互協(xié)作的類有一個(gè)不好的副作用，那就是需要維護(hù)相關(guān)對(duì)象間的一致性。我們不希望為了維持一致性而使各類緊密耦合，這樣會(huì)給維護(hù)、擴(kuò)展和重用都帶來不便。觀察者就是解決這類的耦合關(guān)系的。
3. 模式中的角色
3.1 抽象主題（Subject）：它把所有觀察者對(duì)象的引用保存到一個(gè)聚集里，每個(gè)主題都可以有任何數(shù)量的觀察者。抽象主題提供一個(gè)接口，可以增加和刪除觀察者對(duì)象。
3.2 具體主題（ConcreteSubject）：將有關(guān)狀態(tài)存入具體觀察者對(duì)象；在具體主題內(nèi)部狀態(tài)改變時(shí)，給所有登記過的觀察者發(fā)出通知。
3.3 抽象觀察者（Observer）：為所有的具體觀察者定義一個(gè)接口，在得到主題通知時(shí)更新自己。
3.4 具體觀察者（ConcreteObserver）：實(shí)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)與主題狀態(tài)協(xié)調(diào)。
4. 模式解讀
4.1 觀察者模式的類圖
4.2 觀察者模式的代碼
/// <summary>
/// 抽象主題類
/// </summary>
public abstract class Subject
{
private IList<Observer> observers = new List<Observer>();
/// <summary>
/// 增加觀察者
/// </summary>
/// <param name="observer"></param>
public void Attach(Observer observer)
{
observers.Add(observer);
}
/// <summary>
/// 移除觀察者
/// </summary>
/// <param name="observer"></param>
public void Detach(Observer observer)
{
observers.Remove(observer);
}
/// <summary>
/// 向觀察者（們）發(fā)出通知
/// </summary>
public void Notify()
{
foreach (Observer o in observers)
{
o.Update();
}
}
}
/// <summary>
/// 抽象觀察者類，為所有具體觀察者定義一個(gè)接口，在得到通知時(shí)更新自己
/// </summary>
public abstract class Observer
{
public abstract void Update();
}
/// <summary>
/// 具體觀察者或具體通知者，將有關(guān)狀態(tài)存入具體觀察者對(duì)象；在具體主題的內(nèi)部狀態(tài)改變時(shí)，給所有登記過的觀察者發(fā)出通知。具體主題角色通常用一個(gè)具體子類實(shí)現(xiàn)。
/// </summary>
public class ConcreteSubject : Subject
{
private string subjectState;
/// <summary>
/// 具體觀察者的狀態(tài)
/// </summary>
public string SubjectState
{
get { return subjectState; }
set { subjectState = value; }
}
}
/// <summary>
/// 具體觀察者，實(shí)現(xiàn)抽象觀察者角色所要求的更新接口，已是本身狀態(tài)與主題狀態(tài)相協(xié)調(diào)
/// </summary>
public class ConcreteObserver : Observer
{
private string observerState;
private string name;
private ConcreteSubject subject;
/// <summary>
/// 具體觀察者用一個(gè)具體主題來實(shí)現(xiàn)
/// </summary>
public ConcreteSubject Subject
{
get { return subject; }
set { subject = value; }
}
public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject, string name)
{
this.subject = subject;
this.name = name;
}
/// <summary>
/// 實(shí)現(xiàn)抽象觀察者中的更新操作
/// </summary>
public override void Update()
{
observerState = subject.SubjectState;
Console.WriteLine("The observer's state of {0} is {1}", name, observerState);
}
}
4.3 客戶端代碼
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 具體主題角色通常用具體自來來實(shí)現(xiàn)
ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
subject.Attach(new ConcreteObserver(subject, "Observer A"));
subject.Attach(new ConcreteObserver(subject, "Observer B"));
subject.Attach(new ConcreteObserver(subject, "Observer C"));
subject.SubjectState = "Ready";
subject.Notify();
Console.Read();
}
}
運(yùn)行結(jié)果
5. 模式總結(jié)
5.1 優(yōu)點(diǎn)
5.1.1 觀察者模式解除了主題和具體觀察者的耦合，讓耦合的雙方都依賴于抽象，而不是依賴具體。從而使得各自的變化都不會(huì)影響另一邊的變化。
5.2 缺點(diǎn)
5.2.1 依賴關(guān)系并未完全解除，抽象通知者依舊依賴抽象的觀察者。
5.3 適用場景
5.3.1 當(dāng)一個(gè)對(duì)象的改變需要給變其它對(duì)象時(shí)，而且它不知道具體有多少個(gè)對(duì)象有待改變時(shí)。
5.3.2 一個(gè)抽象某型有兩個(gè)方面，當(dāng)其中一個(gè)方面依賴于另一個(gè)方面，這時(shí)用觀察者模式可以將這兩者封裝在獨(dú)立的對(duì)象中使它們各自獨(dú)立地改變和復(fù)用。
6. 模式引申，應(yīng)用C#中的事件委托來徹底解除通知者和觀察者之間的耦合。
6.1 關(guān)于委托的定義：委托是一種引用方法的類型。一旦為委托分配了方法，委托將與該方法有相同的行為。委托方法可以像其它任何方法一樣，具有參數(shù)和返回值。委托可以看作是對(duì)函數(shù)（方法）的的抽象，是函數(shù)的“類”，委托的實(shí)例代表一個(gè)（或多個(gè)）具體的函數(shù)，它可以是多播的。
6.2 關(guān)于事件：事件基于委托，為委托提供了一種發(fā)布/訂閱機(jī)制。事件的訂閱與取消與我們剛才講的觀察者模式中的訂閱與取消類似，只是表現(xiàn)形式有所不同。在觀察者模式中，訂閱使用方法Attach（）來進(jìn)行；在事件的訂閱中使用“+=”。類似地，取消訂閱在觀察者模式中用Dettach（），而事件的取消用“-=”。
7. 下面例子分別用觀察者模式，事件機(jī)制來實(shí)現(xiàn)
7.1 實(shí)例描述：客戶支付了訂單款項(xiàng)，這時(shí)財(cái)務(wù)需要開具發(fā)票，出納需要記賬，配送員需要配貨。
7.2 觀察者模式的實(shí)現(xiàn)
7.2.1 類圖
7.2.2 代碼實(shí)現(xiàn)
/// <summary>
/// 抽象觀察者
/// </summary>
public interface ISubject
{
void Notify();
}
/// <summary>
/// 工作崗位，作為這里的觀察者的抽象
/// </summary>
public abstract class JobStation
{
public abstract void Update();
}
/// <summary>
/// 具體主題，這里是客戶
/// </summary>
public class Customer : ISubject
{
private string customerState;
private IList<JobStation> observers = new List<JobStation>();
/// <summary>
/// 增加觀察者
/// </summary>
/// <param name="observer"></param>
public void Attach(JobStation observer)
{
this.observers.Add(observer);
}
/// <summary>
/// 移除觀察者
/// </summary>
/// <param name="observer"></param>
public void Detach(JobStation observer)
{
this.observers.Remove(observer);
}
/// <summary>
/// 客戶狀態(tài)
/// </summary>
public string CustomerState
{
get { return customerState; }
set { customerState = value; }
}
public void Notify()
{
foreach (JobStation o in observers)
{
o.Update();
}
}
}
/// <summary>
/// 會(huì)計(jì)
/// </summary>
public class Accountant : JobStation
{
private string accountantState;
private Customer customer;
public Accountant(Customer customer)
{
this.customer = customer;
}
/// <summary>
/// 更新狀態(tài)
/// </summary>
public override void Update()
{
if (customer.CustomerState == "已付款")
{
Console.WriteLine("我是會(huì)計(jì)，我來開具發(fā)票。");
accountantState = "已開發(fā)票";
}
}
}
/// <summary>
/// 出納
/// </summary>
public class Cashier : JobStation
{
private string cashierState;
private Customer customer;
public Cashier(Customer customer)
{
this.customer = customer;
}
public override void Update()
{
if (customer.CustomerState == "已付款")
{
Console.WriteLine("我是出納員，我給登記入賬。");
cashierState = "已入賬";
}
}
}
/// <summary>
/// 配送員
/// </summary>
public class Dilliveryman : JobStation
{
private string dillivierymanState;
private Customer customer;
public Dilliveryman(Customer customer)
{
this.customer = customer;
}
public override void Update()
{
if (customer.CustomerState == "已付款")
{
Console.WriteLine("我是配送員，我來發(fā)貨。");
dillivierymanState = "已發(fā)貨";
}
}
}
7.2.3 客戶端代碼
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Customer subject = new Customer();
subject.Attach(new Accountant(subject));
subject.Attach(new Cashier(subject));
subject.Attach(new Dilliveryman(subject));
subject.CustomerState = "已付款";
subject.Notify();
Console.Read();
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
我是會(huì)計(jì)，我來開具發(fā)票。
我是出納員，我給登記入賬。
我是配送員，我來發(fā)貨。
7.3 事件實(shí)現(xiàn)
7.3.1 類圖
通過類圖來看，觀察者和主題之間已經(jīng)不存在任何依賴關(guān)系了。
7.3.2 代碼實(shí)現(xiàn)
/// <summary>
/// 抽象主題
/// </summary>
public interface ISubject
{
void Notify();
}
/// <summary>
/// 聲明委托
/// </summary>
public delegate void CustomerEventHandler();
/// <summary>
/// 具體主題
/// </summary>
public class Customer : ISubject
{
private string customerState;
// 聲明一個(gè)委托事件，類型為 CustomerEventHandler
public event CustomerEventHandler Update;
public void Notify()
{
if (Update != null)
{
// 使用事件來通知給訂閱者
Update();
}
}
public string CustomerState
{
get { return customerState; }
set { customerState = value; }
}
}
/// <summary>
/// 財(cái)務(wù)，已經(jīng)不需要實(shí)現(xiàn)抽象的觀察者類，并且不用引用具體的主題
/// </summary>
public class Accountant
{
private string accountantState;
public Accountant()
{ }
/// <summary>
/// 開發(fā)票
/// </summary>
public void GiveInvoice()
{
Console.WriteLine("我是會(huì)計(jì)，我來開具發(fā)票。");
accountantState = "已開發(fā)票";
}
}
/// <summary>
/// 出納，已經(jīng)不需要實(shí)現(xiàn)抽象的觀察者類，并且不用引用具體的主題
/// </summary>
public class Cashier
{
private string cashierState;
public void Recoded()
{
Console.WriteLine("我是出納員，我給登記入賬。");
cashierState = "已入賬";
}
}
/// <summary>
/// 配送員，已經(jīng)不需要實(shí)現(xiàn)抽象的觀察者類，并且不用引用具體的主題
/// </summary>
public class Dilliveryman
{
private string dillivierymanState;
public void Dilliver()
{
Console.WriteLine("我是配送員，我來發(fā)貨。");
dillivierymanState = "已發(fā)貨";
}
}
7.3.3 客戶端代碼
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Customer subject = new Customer();
Accountant accountant = new Accountant();
Cashier cashier = new Cashier();
Dilliveryman dilliveryman = new Dilliveryman();
// 注冊(cè)事件
subject.Update += accountant.GiveInvoice;
subject.Update += cashier.Recoded;
subject.Update += dilliveryman.Dilliver;
/*
* 以上寫法也可以用下面代碼來替換
subject.Update += new CustomerEventHandler(accountant.GiveInvoice);
subject.Update += new CustomerEventHandler(cashier.Recoded);
subject.Update += new CustomerEventHandler(dilliveryman.Dilliver);
*/
subject.CustomerState = "已付款";
subject.Notify();
Console.Read();
}
}
運(yùn)行結(jié)果
我是會(huì)計(jì)，我來開具發(fā)票。
我是出納員，我給登記入賬。
我是配送員，我來發(fā)貨。
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