組件協作模式之觀察者模式（Observer）

一、概念

  定義對象間的一種一對多（變化）的依賴關係，以便當一個對象（Subject）的狀態發生改變時，所有依賴於它的對象都得到通知並自動更新。——《設計模式》GOF

二、動機

  在軟件構建過程中，我們需要爲某些對象建立一種“通知依賴關係”，一個對象（目標對象）的狀態發生改變，所有的依賴對象（觀察者對象）都將得到通知。如果這樣的依賴關係過於緊密，將使得軟件不能很好的抵禦變化。

  使用面向對象技術，可以將這種依賴關係弱化，並形成一種穩定的依賴關係，從而實現軟件體系結構的鬆耦合。

三、源代碼講解

class MainForm : public Form {
    TextBox* txtFilePath;    //文件路徑
    TextBox* txtFileNumber;    //希望分割的個數
    ProgressBar* progressBar;　　//（變化）添加進度條控件，用來顯示進度

public:
    void Button1_Click(){
        //收集到用戶輸入的參數信息
        string filePath = txtFilePath->getText();    
        int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());
        //（變化）傳遞給FileSplitter，讓該類去分割文件
        //將進度條傳入文件分割類，在文件分割時改變進度條數據
        FileSplitter splitter(filePath, number, progressBar);　　
        //進行分割
        splitter.split();

    }
};

class FileSplitter
{
    string m_filePath;
    int m_fileNumber;
    ProgressBar* m_progressBar;

public:
    FileSplitter(const string& filePath, int fileNumber, ProgressBar* progressBar) :
        m_filePath(filePath), 
        m_fileNumber(fileNumber),
        m_progressBar(progressBar){　　//（變化）初始化進度條參數
    }

    void split(){
        //1.讀取大文件
        //2.分批次向小文件中寫入
        for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++){
            //（變化）...
            float progressValue = m_fileNumber;　　//設計數據，更新進度條
            progressValue = (i + 1) / progressValue;
            m_progressBar->setValue(progressValue);
        }
    }
};

  違背了第一個依賴倒置原則：高層模塊不能依賴低層模塊，二者都應該依賴抽象，抽象不能依賴實現細節，實現細節應該依賴抽象。

四、使用觀察者模式進行改進

// 抽象基類，設計一個進度通知接口類
class IProgress {
public:
    virtual void DoProgress(float value) = 0; // 0-1一個進度值
    virtual ~IProgress() { }
};

// 中層模塊
class FileSplitter {
    string m_filePath;
    int m_fileNumber;
    List<IProgress*>  m_iprogressList; // 抽象通知機制，支持多個觀察者，實現具體到抽象的躍遷
    // 上面實現了從緊耦合變爲鬆耦合，FileSplitter沒有再耦合一個具體細節（界面類）
public:
    FileSplitter(const string& filePath, int fileNumber) : 
                m_filePath(filePath), 
                m_fileNumber(fileNumber) {

                }

    void split() {
        // 1.讀取大文件
        // 2.分批次向小文件中寫入
        for (int i = 0; i < m_fileNumber; i++) {
            // ...
            float progressValue = m_fileNumber;
            progressValue = (i + 1) / progressValue;
            onProgress(progressValue); // 向所有觀察者發送通知
        }
    }

    void addIProgress(IProgress* iprogress) {
        m_iprogressList.push_back(iprogress); // 添加觀察者
    }

    void removeIProgress(IProgress* iprogress) {
        m_iprogressList.remove(iprogress); // 移除觀察者
    }
protected:
    virtual void onProgress(float value) {
        List<IProgress*>::iterator itor = m_iprogressList.begin();
        while (itor != m_iprogressList.end()) {
            (*itor)->DoProgress(value); // 更新進度條
            itor++;
        }
    }
};

// C++不推薦多繼承，因爲他會帶來很多耦合性問題，但是支持一種，第一個是主繼承，其他都是接口或者抽象基類
class MainForm : public Form, public IProgress {
    TextBox* txtFilePath;
    TextBox* txtFileNumber;
    // 這裏面使用progressBar是沒有關係的，他和MainForm本身是一體的，緊耦合的
    ProgressBar* progressBar;    
public:
    void Button1_Click() {
        string filePath = txtFilePath->getText();
        int number = atoi(txtFileNumber->getText().c_str());
        ConsoleNotifier cn;
        FileSplitter splitter(filePath, number);
        splitter.addIProgress(this); //訂閱通知
        splitter.addIProgress(&cn)； //訂閱通知
        splitter.split();
        splitter.removeIProgress(this);
    }

    // 具體的通知機制
    virtual void DoProgress(float value) {
        // 主界面選擇的GUI進度條，我們可以添加，也可以添加addIProgress(this)
        progressBar->setValue(value);    
    }
};

class ConsoleNotifier : public IProgress {
public:
    // 具體的通知機制
    virtual void DoProgress(float value) {
        cout << ".";
    }
};

五、類圖結構

六、要點總結

• 使用面向對象的抽象，Observer模式使得我們可以獨立地改變目標與觀察者，從而使二者之間的依賴關係達到鬆耦合。

• 目標發送通知時，無需指定觀察者，通知（可以攜帶通知信息作爲參數）會自動傳播。

• 觀察者自己決定是否需要訂閱通知，目標對象對此一無所知。

• Observer模式是基於事件的UI框架中非常常用（和Template一樣常用）的設計模式，也是MVC模式中一個重要組成部分。