設計模式 - C++ - Observer模式
1. 觀察者(Observer)模式現實意義
Chris說：從這個模式名稱上看，有觀察者必然有被觀察者。現實中正常人的動作伴隨着目的性，既然存在觀察者和被觀察者，而且他們之間有某種聯繫的話，那麼就是觀察者觀察被觀察者，對於被觀察者的一些舉動，觀察者會給予迴應。比如：一個保釋的犯人，觀察者是有關部門，這個犯人就是被觀察者，一旦犯人有所舉動，有關部門必然採取行動。又如同在快樂男生比賽過程中，某個快男(男人不能太快啊-
-)是觀察者，而楊二、包小柏和還有巫啓賢就是三個觀察者，被觀察者唱歌時，觀察者就根據快男表現情況開始評分，被觀察者唱歌的過程就是通知觀察者們進行評分的一個“消息”。
2. GoF定義
定義對象間的一種一對多的依賴關係，當一個對象的狀態發生改變時，所有依賴於它的對象都得到通知並被自動更新。
Observer模式定義的是一種一對多的關係，這裏的一就是圖中的Subject類，而多則是Obesrver類。當Subject類的狀態發生變化的時候通知與之對應的Obesrver類們也去相應的更新狀態，同時支持動態的添加和刪除Observer對象的功能。Obesrver模式的實現要點是：
第一：一般Subject類都是採用鏈表等容器來存放Observer對象
第二：抽取出Observer對象的一些公共的屬性形成Observer基類，而Subject中保存的則是Observer類對象的指針，這樣就使Subject和具體的Observer實現瞭解耦，也就是Subject不需要去關心到底是哪個Observer對放進了自己的容器中
生活中有很多例子可以看做是Observer模式的運用。比方說：一個班有一個班主任(Subject)，他管理手下的一幫學生(Observer)，當班裏有一些事情發生需要通知學生的時候，班主任要做的不是逐個學生挨個的通知而是把學生召集起來一起通知，實現了班主任和具體學生的關係解耦。
第二：抽取出Observer對象的一些公共的屬性形成Observer基類，而Subject中保存的則是Observer類對象的指針，這樣就使Subject和具體的Observer實現瞭解耦，也就是Subject不需要去關心到底是哪個Observer對放進了自己的容器中
生活中有很多例子可以看做是Observer模式的運用。比方說：一個班有一個班主任(Subject)，他管理手下的一幫學生(Observer)，當班裏有一些事情發生需要通知學生的時候，班主任要做的不是逐個學生挨個的通知而是把學生召集起來一起通知，實現了班主任和具體學生的關係解耦。
3. Code Example
##Observer.h
1
2 #ifndef OBSERVER_H
3 #define OBSERVER_H
4
5 #include <list>
6
7 typedef int STATE;
8
9 class Observer;
10
11 // Subject抽象基類,只需要知道Observer基類的聲明就可以了
12 class Subject
13 {
14 public:
15 Subject() : m_nSubjectState(-1){}
16 virtual ~Subject();
17
18 void Notify(); // 通知對象改變狀態，模式的核心
19 void Attach(Observer *pObserver); // 新增對象
20 void Detach(Observer *pObserver); // 刪除對象
21
22 // 虛函數,提供默認的實現,派生類可以自己實現來覆蓋基類的實現
23 virtual void SetState(STATE nState); // 設置狀態
24 virtual STATE GetState(); // 得到狀態
25
26 protected:
27 STATE m_nSubjectState; // 模擬保存Subject狀態的變量
28 std::list<Observer*> m_ListObserver; // 保存Observer指針的鏈表
29 };
30
31 // Observer抽象基類
32 class Observer
33 {
34 public:
35 Observer() : m_nObserverState(-1){}
36 virtual ~Observer(){}
37
38 // 純虛函數,各個派生類可能有不同的實現
39 // 通知Observer狀態發生了變化
40 virtual void Update(Subject* pSubject) = 0;
41
42 protected:
43 STATE m_nObserverState; // 模擬保存Observer狀態的變量
44 };
45
46 // ConcreateSubject類,派生在Subject類
47 class ConcreateSubject
48 : public Subject
49 {
50 public:
51 ConcreateSubject() : Subject(){}
52 virtual ~ConcreateSubject(){}
53
54 // 派生類自己實現來覆蓋基類的實現
55 virtual void SetState(STATE nState); // 設置狀態
56 virtual STATE GetState(); // 得到狀態
57
58 };
59
60 // ConcreateObserver類派生自Observer
61 class ConcreateObserver
62 : public Observer
63 {
64 public:
65 ConcreateObserver() : Observer(){}
66 virtual ~ConcreateObserver(){}
67
68 // 虛函數,實現基類提供的接口
69 virtual void Update(Subject* pSubject);
70 };
71
72 #endif
1
2 #ifndef OBSERVER_H
3 #define OBSERVER_H
4
5 #include <list>
6
7 typedef int STATE;
8
9 class Observer;
10
11 // Subject抽象基類,只需要知道Observer基類的聲明就可以了
12 class Subject
13 {
14 public:
15 Subject() : m_nSubjectState(-1){}
16 virtual ~Subject();
17
18 void Notify(); // 通知對象改變狀態，模式的核心
19 void Attach(Observer *pObserver); // 新增對象
20 void Detach(Observer *pObserver); // 刪除對象
21
22 // 虛函數,提供默認的實現,派生類可以自己實現來覆蓋基類的實現
23 virtual void SetState(STATE nState); // 設置狀態
24 virtual STATE GetState(); // 得到狀態
25
26 protected:
27 STATE m_nSubjectState; // 模擬保存Subject狀態的變量
28 std::list<Observer*> m_ListObserver; // 保存Observer指針的鏈表
29 };
30
31 // Observer抽象基類
32 class Observer
33 {
34 public:
35 Observer() : m_nObserverState(-1){}
36 virtual ~Observer(){}
37
38 // 純虛函數,各個派生類可能有不同的實現
39 // 通知Observer狀態發生了變化
40 virtual void Update(Subject* pSubject) = 0;
41
42 protected:
43 STATE m_nObserverState; // 模擬保存Observer狀態的變量
44 };
45
46 // ConcreateSubject類,派生在Subject類
47 class ConcreateSubject
48 : public Subject
49 {
50 public:
51 ConcreateSubject() : Subject(){}
52 virtual ~ConcreateSubject(){}
53
54 // 派生類自己實現來覆蓋基類的實現
55 virtual void SetState(STATE nState); // 設置狀態
56 virtual STATE GetState(); // 得到狀態
57
58 };
59
60 // ConcreateObserver類派生自Observer
61 class ConcreateObserver
62 : public Observer
63 {
64 public:
65 ConcreateObserver() : Observer(){}
66 virtual ~ConcreateObserver(){}
67
68 // 虛函數,實現基類提供的接口
69 virtual void Update(Subject* pSubject);
70 };
71
72 #endif
##Observer.cpp
1
2 #include "Observer.h"
3 #include <iostream>
4 #include <algorithm>
5
6 /* --------------------------------------------------------------------
7 | Subject類成員函數的實現
8 |
9 ----------------------------------------------------------------------*/
10
11 void Subject::Attach(Observer *pObserver)
12 {
13 std::cout << "Attach an Observer\n";
14
15 m_ListObserver.push_back(pObserver);
16 }
17
18 void Subject::Detach(Observer *pObserver)
19 {
20 std::list<Observer*>::iterator iter;
21 iter = std::find(m_ListObserver.begin(), m_ListObserver.end(), pObserver);
22
23 if (m_ListObserver.end() != iter)
24 {
25 m_ListObserver.erase(iter);
26 }
27
28 std::cout << "Detach an Observer\n";
29 }
30
31 void Subject::Notify()
32 {
33 std::cout << "Notify Observers's State\n";
34
35 std::list<Observer*>::iterator iter1, iter2;
36
37 for (iter1 = m_ListObserver.begin(), iter2 = m_ListObserver.end();
38 iter1 != iter2;
39 ++iter1)
40 {
41 (*iter1)->Update(this);
42 }
43 }
44
45 void Subject::SetState(STATE nState)
46 {
47 std::cout << "SetState By Subject\n";
48 m_nSubjectState = nState;
49 }
50
51 STATE Subject::GetState()
52 {
53 std::cout << "GetState By Subject\n";
54 return m_nSubjectState;
55 }
56
57 Subject::~Subject()
58 {
59 std::list<Observer*>::iterator iter1, iter2, temp;
60
61 for (iter1 = m_ListObserver.begin(), iter2 = m_ListObserver.end();
62 iter1 != iter2;
63 )
64 {
65 temp = iter1;
66 ++iter1;
67 delete (*temp);
68 }
69
70 m_ListObserver.clear();
71 }
72
73 /* --------------------------------------------------------------------
74 | ConcreateSubject類成員函數的實現
75 |
76 ----------------------------------------------------------------------*/
77 void ConcreateSubject::SetState(STATE nState)
78 {
79 std::cout << "SetState By ConcreateSubject\n";
80 m_nSubjectState = nState;
81 }
82
83 STATE ConcreateSubject::GetState()
84 {
85 std::cout << "GetState By ConcreateSubject\n";
86 return m_nSubjectState;
87 }
88
89 /* --------------------------------------------------------------------
90 | ConcreateObserver類成員函數的實現
91 |
92 ----------------------------------------------------------------------*/
93 void ConcreateObserver::Update(Subject* pSubject)
94 {
95 if (NULL == pSubject)
96 return;
97
98 m_nObserverState = pSubject->GetState();
99
100 std::cout << "The ObeserverState is " << m_nObserverState << std::endl;
101 }
1
2 #include "Observer.h"
3 #include <iostream>
4 #include <algorithm>
5
6 /* --------------------------------------------------------------------
7 | Subject類成員函數的實現
8 |
9 ----------------------------------------------------------------------*/
10
11 void Subject::Attach(Observer *pObserver)
12 {
13 std::cout << "Attach an Observer\n";
14
15 m_ListObserver.push_back(pObserver);
16 }
17
18 void Subject::Detach(Observer *pObserver)
19 {
20 std::list<Observer*>::iterator iter;
21 iter = std::find(m_ListObserver.begin(), m_ListObserver.end(), pObserver);
22
23 if (m_ListObserver.end() != iter)
24 {
25 m_ListObserver.erase(iter);
26 }
27
28 std::cout << "Detach an Observer\n";
29 }
30
31 void Subject::Notify()
32 {
33 std::cout << "Notify Observers's State\n";
34
35 std::list<Observer*>::iterator iter1, iter2;
36
37 for (iter1 = m_ListObserver.begin(), iter2 = m_ListObserver.end();
38 iter1 != iter2;
39 ++iter1)
40 {
41 (*iter1)->Update(this);
42 }
43 }
44
45 void Subject::SetState(STATE nState)
46 {
47 std::cout << "SetState By Subject\n";
48 m_nSubjectState = nState;
49 }
50
51 STATE Subject::GetState()
52 {
53 std::cout << "GetState By Subject\n";
54 return m_nSubjectState;
55 }
56
57 Subject::~Subject()
58 {
59 std::list<Observer*>::iterator iter1, iter2, temp;
60
61 for (iter1 = m_ListObserver.begin(), iter2 = m_ListObserver.end();
62 iter1 != iter2;
63 )
64 {
65 temp = iter1;
66 ++iter1;
67 delete (*temp);
68 }
69
70 m_ListObserver.clear();
71 }
72
73 /* --------------------------------------------------------------------
74 | ConcreateSubject類成員函數的實現
75 |
76 ----------------------------------------------------------------------*/
77 void ConcreateSubject::SetState(STATE nState)
78 {
79 std::cout << "SetState By ConcreateSubject\n";
80 m_nSubjectState = nState;
81 }
82
83 STATE ConcreateSubject::GetState()
84 {
85 std::cout << "GetState By ConcreateSubject\n";
86 return m_nSubjectState;
87 }
88
89 /* --------------------------------------------------------------------
90 | ConcreateObserver類成員函數的實現
91 |
92 ----------------------------------------------------------------------*/
93 void ConcreateObserver::Update(Subject* pSubject)
94 {
95 if (NULL == pSubject)
96 return;
97
98 m_nObserverState = pSubject->GetState();
99
100 std::cout << "The ObeserverState is " << m_nObserverState << std::endl;
101 }
##Main.cpp
1
2 #include "Observer.h"
3 #include <iostream>
4
5 int main()
6 {
7 Observer *p1 = new ConcreateObserver;
8 Observer *p2 = new ConcreateObserver;
9
10 Subject* p = new ConcreateSubject;
11 p->Attach(p1);
12 p->Attach(p2);
13 p->SetState(4); // 展現威力的時候：)
14 p->Notify();
15
16 p->Detach(p1);
17 p->SetState(10);
18 p->Notify();
19
20 delete p;
21
22 system("pause");
23
24 return 0;
25 }
1
2 #include "Observer.h"
3 #include <iostream>
4
5 int main()
6 {
7 Observer *p1 = new ConcreateObserver;
8 Observer *p2 = new ConcreateObserver;
9
10 Subject* p = new ConcreateSubject;
11 p->Attach(p1);
12 p->Attach(p2);
13 p->SetState(4); // 展現威力的時候：)
14 p->Notify();
15
16 p->Detach(p1);
17 p->SetState(10);
18 p->Notify();
19
20 delete p;
21
22 system("pause");
23
24 return 0;
25 }
TIPS:上述例子不是多線程安全，多線程下面請使用臨界區或者互斥量加以保護：)
3. 一個實際運用 - Log System
說明：
Handler: Log的處理方式
ConsoleHandler：輸出日誌到控制檯中
FileHandler ：輸出日誌到指定文件中
MemoryHandler ：輸出日誌到內存緩衝區中，當一定的條件滿足的時候（如某種關鍵字的日誌信息） 再將緩衝區中的日誌輸出
SocketHandler ：輸出日誌到網絡 socket 中
StreamHandler ：輸出日誌到輸入輸出流對象中
Formatter：Log信息的格式化方式
Filter: Log過濾器的擴展
logging.properties:配置擴展的信息
FileHandler ：輸出日誌到指定文件中
MemoryHandler ：輸出日誌到內存緩衝區中，當一定的條件滿足的時候（如某種關鍵字的日誌信息） 再將緩衝區中的日誌輸出
SocketHandler ：輸出日誌到網絡 socket 中
StreamHandler ：輸出日誌到輸入輸出流對象中
Formatter：Log信息的格式化方式
Filter: Log過濾器的擴展
logging.properties:配置擴展的信息