C# 設(shè)計模式系列教程-觀察者模式

來源：本站原創(chuàng)|時間：2020-01-10|欄目：C#教程|點(diǎn)擊：次

1. 概述

　　有時被稱作發(fā)布/訂閱模式，觀察者模式定義了一種一對多的依賴關(guān)系，讓多個觀察者對象同時監(jiān)聽某一個主題對象。這個主題對象在狀態(tài)發(fā)生變化時，會通知所有觀察者對象，使它們能夠自動更新自己。

2. 解決的問題

　　將一個系統(tǒng)分割成一個一些類相互協(xié)作的類有一個不好的副作用，那就是需要維護(hù)相關(guān)對象間的一致性。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）：它把所有觀察者對象的引用保存到一個聚集里，每個主題都可以有任何數(shù)量的觀察者。抽象主題提供一個接口，可以增加和刪除觀察者對象。

　　3.2 具體主題（ConcreteSubject）：將有關(guān)狀態(tài)存入具體觀察者對象；在具體主題內(nèi)部狀態(tài)改變時，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接口，在得到主題通知時更新自己。

　　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接口，在得到通知時更新自己
 /// </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)存入具體觀察者對象；在具體主題的內(nèi)部狀態(tài)改變時，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)一個對象的改變需要給變其它對象時，而且它不知道具體有多少個對象有待改變時。

　　　　5.3.2 一個抽象某型有兩個方面，當(dāng)其中一個方面依賴于另一個方面，這時用觀察者模式可以將這兩者封裝在獨(dú)立的對象中使它們各自獨(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（或多個）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)，這時財務(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>
 /// 會計
 /// </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("我是會計，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：

　　　　我是會計，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("我是會計，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

　　　　我是會計，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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