【C++】观察者模式

观察者模式有时被称作发布/订阅模式，观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己。

举个例子来说明，命令两个人盯着一支蜡烛，蜡烛一熄灭，两个人都能够马上知道。此时蜡烛就是主题，或者叫做通知者，此两人就能够马上得知蜡烛熄灭。对比于，两个人根本就没看蜡烛，蜡烛是否熄灭，要别人通知才知道。

常用于一个类更新，能够触发多个类更新，而无须自己一个一个类去手动修改的情况。

下面用一道2014年上半年的软件设计师的软考题来说明这个问题，题目是这样的：

某实验室欲建立一个实验室的环境监测系统，能够显示实验室的温度、湿度以及洁净度等环境数据，当获取到最新的环境测量数据时，显示的环境数据能够更新，现在采用观察者（Observer）模式来开发该系统，观察者模式的类图如图5-1所示：



具体实现代码如下：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

//观察者抽象类（接口），在得到主题通知时及时更新自己。实质上，这个接口一般被称作更新接口
class Observer{
public:
virtual void update(float temperature,float humidity,float cleanness)=0;
};
//主题抽象类，也叫观察者者，用于管理、通知观察者
class Subject{
public:
virtual void registerObserver(Observer *o)=0;//注册对主题感兴趣的观察者
virtual void removeObserver(Observer *o)=0;//删除观察者
virtual void notifyObservers()=0;//当主题发生变化时通知观察者
};

//具体主题，这里是环境数据。因为环境数据的变化会导致观察者类的变化
class EnvironmentData:public Subject{
private:
vector<Observer*> observers;//存放观察者的动态数组
float temperature,humidity,cleanness;//温度、湿度、洁净度
public:
void registerObserver(Observer *o){
observers.push_back(o);//观察者入队，存放观察者的动态数组中观察者数+1
}
void removeObserver(Observer *o){
observers.pop_back();//观察者出队，存放观察者的动态数组中观察者数-1
}
void notifyObservers(){
for(vector<Observer*>::const_iterator it=observers.begin();it!=observers.end();it++){//遍历这个观察者数组
(*it)->update(temperature,humidity,cleanness);//更新当前的环境数据
}
}
void setMeasurements(float temperature,float humidity,float cleanness){
this->temperature=temperature;
this->humidity=humidity;
this->cleanness=cleanness;
notifyObservers();
}
};

//具体观察者
class CurrentConditionsDisplay:public Observer{
private:
float temperature,humidity,cleanness;
Subject *envData;//环境数据environment data的简写
public:
CurrentConditionsDisplay(Subject *envData){
this->envData=envData;
this->envData->registerObserver(this);//在观察者队列注册自己
}
void update(float temperature,float humidity,float cleanness){
this->temperature=temperature;
this->humidity=humidity;
this->cleanness=cleanness;
display();
}
void display(){
cout<<"我是观察者1，已得知现在的温度为："<<this->temperature<<"，湿度为："<<this->humidity<<"，洁净度为："<<this->cleanness<<endl;
}
};

//原题目没有，为说明问题自己增加的观察者2
class CurrentConditionsDisplay2:public Observer{
private:
float temperature,humidity,cleanness;
Subject *envData;//环境数据environment data的简写
public:
CurrentConditionsDisplay2(Subject *envData){
this->envData=envData;
this->envData->registerObserver(this);//在观察者队列注册自己
}
void update(float temperature,float humidity,float cleanness){
this->temperature=temperature;
this->humidity=humidity;
this->cleanness=cleanness;
display();
}
void display(){
cout<<"我是观察者2，已得知现在的温度为："<<this->temperature<<"，湿度为："<<this->humidity<<"，洁净度为："<<this->cleanness<<endl;
}
};

//主函数
int main(){
EnvironmentData* envData=new EnvironmentData();//主题
CurrentConditionsDisplay* currentDisplay=new CurrentConditionsDisplay(envData);//观察者1
CurrentConditionsDisplay2* currentDisplay2=new CurrentConditionsDisplay2(envData);//观察者2
envData->setMeasurements(80,65,30.4f);//一次，主题更新，两位观察者皆得知
return 0;
}

运行结果如下图：



在上述的程序中可以看到，在主函数，仅仅是环境数据的更改，导致所有观察者类中的类成员改变，当然这得益于对观察者数组的遍历，并且约定所有观察者类都要存在update的函数。同时约定，在所有观察者的类的构造函数都要利用this->envData->registerObserver(this);将自己塞进观察者数组中，而且这个构造函数要求提供所观察主题。

其中C++的容器类，也就是动态数组的操作可以参考《【C++】容器类》（点击打开链接）

利用观察者模式达到主函数出现一个类（主题）更新，多个类的类成员同时自动更新的效果，这样避免大量重复代码。