C++设计模式之观察者模式

1.组件协作模式

现代软件专业分工之后第一个结果是“框架与应用程序的划分”，“组件协作”模式通过晚期绑定，来实现框架与应用程序之间的松耦合，是二者之间协作时常用的模式。
典型模式

• Template Method
• Startegy
• Observer / Event

2.动机（Motivation）

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”——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，可以将这种依赖选关系弱化，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。

3.代码案例

当一个文件分割器需要显示一个进度条的时候一般代码如下：

A依赖B

• 如果编译A，则先编译B，这里的依赖指的是编译时的依赖

//在Mainform中，创建了一个分割文件的任务，并传入的进度条
class MainForm : public Form
{
	TextBox* txtFilePath;
	TextBox* txtFileNumber;

	ProgressBar* progressBar;//进度条，进度条是可能发生变化的
public:
	void Button1_Click() {
		string filePath = txtFilePath->getText();
		int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());

		FileSplitter splitter(filePath, number, progressBar);

		splitter.split();
	}
};

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//分割进度条任务，通过传入的参数来处理
class FileSplitter
{
	string m_filePath;
	int m_fileNumber;
	ProgressBar* m_progressBar;		//通知
public:
	FileSplitter(const string& filePath, int fileNumber,
		ProgressBar *progressBar) :
		m_filePath(filePath),
		m_fileNumber(fileNumber),
		m_progressBar(progressBar) {

	}

	void split() {
		//1.读取文件

		//2.分批次向小文件中写入
		for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++) {
			//...

			if (m_progressBar != nullptr) {
				m_progressBar->setValue((i + 1)/m_fileNumber); //更新进度条，依赖进度条类
			}
		}
	}
};

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问题在于这个进度条是实现细节，如果什么时候需要别个显示方式。那代码整体就又需要改了，这对就不方便代码复用了。

这里违背了依赖倒置原则（DIP）

• 依赖倒置原则（DIP）
  高层模块（稳定）不应依赖于低层模块（变化），二者都应该依赖于抽象（稳定）。
  抽象（稳定）不应该依赖于实现细节（变化），实现细节应该依赖于抽象（稳定）。

class IProgress {
public:
	virtual void DoProgress(float value) = 0;
	virtual ~IProgress() {}
};

class FileSplitter
{
	string m_filePath;
	int m_fileNumber;

	//ProgressBar* m_progressBar;		//具体的通知控件
	IProgress* m_iprogressBar;		//抽象通知机制

public:
	FileSplitter(const string& filePath, int fileNumber,
		IProgress* iprogressBar) :
		m_filePath(filePath),
		m_fileNumber(fileNumber) ,
		m_iprogressBar(iprogressBar)
		{ }
		
	void split() {
		//1.读取文件

		//2.分批次向小文件中写入
		for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++) {
			//...
			
			if (m_iprogressBar !=nullptr)
			{
					float progressValue = m_fileNumber;
					progressValue = (i + 1) / progressValue;
					m_iprogressBar ->DoProgress(progressValue);//FileSplitter不会耦合一个界面类了，以后这里是windows的，也可以是linux的，这里不依赖进度条类了
			}
			//m_iprogressBar  == nullptr则没有通知机制
		}
	}
};
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• c++不推荐使用多继承，但是有一种继承是可以的：有一个主的继承类，其他的都是接口（或者抽象基类）。
• 接口在C++里面就是抽象基类，继承一个接口

class MainForm : public Form,  public IProgress 
{
	TextBox* txtFilePath;
	TextBox* txtFileNumber;

	ProgressBar* progressBar;//进度条，进度条是可能发生变化的
public:
	void Button1_Click() {
		string filePath = txtFilePath->getText();
		int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());

		FileSplitter splitter(filePath, number, this);

		splitter.split();
	}
	virtual void DoProgress(float value)
	{
		progressBar->setValue(value);
	}
	
	
};
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进一步优化

• 上面这种模式只支持一种方式的消息机制，如果吧FileSplitter中的消息变为列表就能支持多种消息了。
  多个观察者IProgress，ConsoloNotifier

class MainForm : public Form, public IProgress
{
	TextBox* txtFilePath;
	TextBox* txtFileNumber;

	ProgressBar* progressBar;
public:
	void Button1_Click() {
		string filePath = txtFilePath->getText();
		int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());

		ConsoloNotifier cn;

		FileSplitter splitter(filePath, number);

		splitter.addIpgrogress(this);//订阅通知
		splitter.addIprogress(&cn);
		splitter.split();
	}

	virtual	void DoProgress(float value) {
		progressBar->setValue(value);
	}
};


class ConsoloNotifier :public IProgress {
public:
	virtual void DoProgress(float value) {
		cout << "...";
	}
};

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class IProgress {
public:
	virtual void DoProgress(float value) = 0;
	virtual ~IProgress() {}
};

class FileSplitter
{
	string m_filePath;
	int m_fileNumber;

	//ProgressBar* m_progressBar;		//具体的通知控件
	List<IProgress*> m_iprogressList;		//抽象通知机制,支持多消息机制

public:
	FileSplitter(const string& filePath, int fileNumber,
		m_iprogress* iprogress) :
		m_filePath(filePath),
		m_fileNumber(fileNumber) {

	}

	void addIprogress(IProgress *ipgrogress) {
		m_iprogressList.add(ipgrogress);
	}

	void removeIprogress(IProgress *ipgrogress) {
		m_iprogressList.remove(ipgrogress);
	}

	void split() {
		//1.读取文件

		//2.分批次向小文件中写入
		for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++) {
			//...
			float progressValue = m_fileNumber;
			progressValue = (i + 1) / progressValue;
			onProgress(progressValue);
		}
	}

protected:
	void onProgress(float value) {
		List<Iprogress>::interator itor = m_iprogressList.begin();
		while (itor != m_iprogressList.end()) {
			(*itor)->DoProgress(value);		//更新进度条
			itor++;
		}
	}
};

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4.模式定义

定义对象间的一种一对多（变化）的依赖关系，以便当一个对象（Subject）的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并自动更新。 --------《设计模式》GoF

5.结构

红色是稳定的部分（是系统中去依赖的部分），蓝色是变化的部分（是为了支持一对多的变化）

• observer相当于IProgress，Update相当于DoProgress，Attach相当于addProgress，Detach相当于removeProgress，Notify()相当于OnProgress()。ConcreteSubject相当于FileSplitter，ConcreteObserver相当于MainForm。

6.要点总结

使用面向对象抽象，Observer模式使得我们可以独立地改变目标与观察者，从而使二者之间地依赖关系达致松耦合。

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。

Observer模式是基于事件地UI框架中非常常用地设计模式，也是MVC模式地一个重要组成部分。

• 参考：C++设计模式入门，C++设计模式（五）观察者模式