23个设计模式C#代码 第18章 观察者模式(Oberver Pattern).doc

.NET设计模式（19）：观察者模式（Observer Pattern） 概述在软件构建过程中，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。意图定义对象间的一种一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时, 所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。GOF 设计模式结构图图1 Observer模式结构图生活中的例子观察者定义了对象间一对多的关系，当一个对象的状态变化时，所有依赖它的对象都得到通知并且自动地更新。拍卖演示了这种模式。每个投标人都有一个标有数字的牌子用于出价。拍卖师开始拍卖时，他观察是否有牌子举起出价。每次接受一个新的出价都改变了拍卖的当前价格，并且广播给所有的投标人进行新的出价。图2 使用拍卖例子的观察者模式Observer模式解说下面通过一个例子来说明Observer模式。监控某一个公司的股票价格变化，可以有多种方式，通知的对象可以是投资者，或者是发送到移动设备，还有电子邮件等。一开始我们先不考虑Observer模式，通过一步步地重构，最终重构为Observer模式。现在有这样两个类：Microsoft和Investor，如下图所示：图3 UML静态图示例它们的实现如下：publicclassMicrosoftprivateInvestor_investor;privateString_symbol;privatedouble_price;publicvoidUpdate()_investor.SendData(this);publicInvestorInvestorgetreturn_investor;set_investor=value;publicStringSymbolgetreturn_symbol;set_symbol=value;publicdoublePricegetreturn_price;set_price=value;publicclassInvestorprivatestring_name;publicInvestor(stringname)this._name=name;publicvoidSendData(Microsoftms)Console.WriteLine(Notified0of1s+changeto2:C,_name,ms.Symbol,ms.Price);简单的客户端实现：classProgramstaticvoidMain(stringargs)Investorinvestor=newInvestor(Jom);Microsoftms=newMicrosoft();ms.Investor=investor;ms.Symbol=Microsoft;ms.Price=120.00;ms.Update();Console.ReadLine();运行后结果如下：Notified Jom of Microsofts change to ￥120可以看到，这段代码运行并没有问题，也确实实现了我们最初的设想的功能，把Microsoft的股票价格变化通知到了Jom投资者那儿。但是这里面出现了如下几个问题：1Microsoft和Investor之间形成了一种双向的依赖关系，即Microsoft调用了Investor的方法，而Investor调用了Microsoft类的属性。如果有其中一个类变化，有可能会引起另一个的变化。2当出现一种的通知对象，比如说是移动设备Mobile：publicclassMobileprivatestring_no;publicMobile(stringNo)this._no=No;publicvoidSendData(Microsoftms)Console.WriteLine(Notified0of1s+changeto2:C,_no,ms.Symbol,ms.Price);这时候对应的Microsoft的类就应该改变为如下代码，在Microsot类中增加Mobile，同时修改Update()方法使其可以通知到移动设备：publicclassMicrosoftprivateInvestor_investor;privateMobile_mobile;privateString_symbol;privatedouble_price;publicvoidUpdate()_investor.SendData(this);_mobile.SendData(this);publicMobileMobilegetreturn_mobile;set_mobile=value;publicInvestorInvestorgetreturn_investor;set_investor=value;publicStringSymbolgetreturn_symbol;set_symbol=value;publicdoublePricegetreturn_price;set_price=value;显然这样的设计极大的违背了“开放-封闭”原则，这不是我们所想要的，仅仅是新增加了一种通知对象，就需要对原有的Microsoft类进行修改，这样的设计是很糟糕的。对此做进一步的抽象，既然出现了多个通知对象，我们就为这些对象之间抽象出一个接口，用它来取消Microsoft和具体的通知对象之间依赖。图4 静态UML图示例实现代码如下：publicinterfaceIObservervoidSendData(Microsoftms);publicclassInvestor:IObserverprivatestring_name;publicInvestor(stringname)this._name=name;publicvoidSendData(Microsoftms)Console.WriteLine(Notified0of1s+changeto2:C,_name,ms.Symbol,ms.Price);publicclassMicrosoftprivateIObserver_investor;privateString_symbol;privatedouble_price;publicvoidUpdate()_investor.SendData(this);publicStringSymbolgetreturn_symbol;set_symbol=value;publicdoublePricegetreturn_price;set_price=value;publicIObserverInvestorgetreturn_investor;set_investor=value;做到这一步，可以看到，我们在降低两者的依赖性上已经迈进了一小步，正在朝着弱依赖性这个方向变化。在Microsoft类中已经不再依赖于具体的Investor，而是依赖于接口IObserver。但同时我们看到，再新出现一个移动设备这样的通知对象，Microsoft类仍然需要改变，对此我们再做如下重构，在Microsoft中维护一个IObserver列表，同时提供相应的维护方法。图5 静态UML示例图Microsoft类的实现代码如下：publicclassMicrosoftprivateListobservers=newList();privateString_symbol;privatedouble_price;publicvoidUpdate()foreach(IObserverobinobservers)ob.SendData(this);publicvoidAddObserver(IObserverobserver)observers.Add(observer);publicvoidRemoveObserver(IObserverobserver)observers.Remove(observer);publicStringSymbolgetreturn_symbol;set_symbol=value;publicdoublePricegetreturn_price;set_price=value;此时客户端的调用代码：classProgramstaticvoidMain(stringargs)IObserverinvestor1=newInvestor(Jom);IObserverinvestor2=newInvestor(TerryLee);Microsoftms=newMicrosoft();ms.Symbol=Microsoft;ms.Price=120.00;ms.AddObserver(investor1);ms.AddObserver(investor2);ms.Update();Console.ReadLine();走到这一步，已经有了Observer模式的影子了，Microsoft类不再依赖于具体的Investor，而是依赖于抽象的IOberver。存在着的一个问题是Investor仍然依赖于具体的公司Microsoft，况且公司还会有很多IBM，Google等，解决这样的问题很简单，只需要再对Microsoft类做一次抽象。如下图所示：图6 静态UML示例图实现代码如下：publicabstractclassStockprivateListobservers=newList();privateString_symbol;privatedouble_price;publicStock(Stringsymbol,doubleprice)this._symbol=symbol;this._price=price;publicvoidUpdate()foreach(IObserverobinobservers)ob.SendData(this);publicvoidAddObserver(IObserverobserver)observers.Add(observer);publicvoidRemoveObserver(IObserverobserver)observers.Remove(observer);publicStringSymbolgetreturn_symbol;publicdoublePricegetreturn_price;publicclassMicrosoft:StockpublicMicrosoft(Stringsymbol,doubleprice):base(symbol,price)publicinterfaceIObservervoidSendData(Stockstock);publicclassInvestor:IObserverprivatestring_name;publicInvestor(stringname)this._name=name;publicvoidSendData(Stockstock)Console.WriteLine(Notified0of1s+changeto2:C,_name,stock.Symbol,stock.Price);客户端程序代码如下：classProgramstaticvoidMain(stringargs)Stockms=newMicrosoft(Microsoft,120.00);ms.AddObserver(newInvestor(Jom);ms.AddObserver(newInvestor(TerryLee);ms.Update();Console.ReadLine();到这里我们可以看到，通过不断的重构，不断地抽象，我们由一开始的很糟糕的设计，逐渐重构为使用Observer模式的这样一个方案。在这个例子里面，IOberser充当了观察者的角色，而Stock则扮演了主题对象角色，在任何时候，只要调用了Stock的Update()方法，它就会通知它的所有观察者对象。同时可以看到，通过Observer模式，取消了直接依赖，变为间接依赖，这样大大提供了系统的可维护性和可扩展性。推模式与拉模式对于发布-订阅模型，大家都很容易能想到推模式与拉模式，用SQL Server做过数据库复制的朋友对这一点很清楚。在Observer模式中同样区分推模式和拉模式，我先简单的解释一下两者的区别：推模式是当有消息时，把消息信息以参数的形式传递（推）给所有观察者，而拉模式是当有消息时，通知消息的方法本身并不带任何的参数，是由观察者自己到主体对象那儿取回（拉）消息。知道了这一点，大家可能很容易发现上面我所举的例子其实是一种推模式的Observer模式。我们先看看这种模式带来了什么好处：当有消息时，所有的观察者都会直接得到全部的消息，并进行相应的处理程序，与主体对象没什么关系，两者之间的关系是一种松散耦合。但是它也有缺陷，第一是所有的观察者得到的消息是一样的，也许有些信息对某个观察者来说根本就用不上，也就是观察者不能“按需所取”；第二，当通知消息的参数有变化时，所有的观察者对象都要变化。鉴于以上问题，拉模式就应运而生了，它是由观察者自己主动去取消息，需要什么信息，就可以取什么，不会像推模式那样得到所有的消息参数。OK，说到这儿，你是否对于推模式和拉模式有了一点了解呢？我把前面的例子修改为了拉模式，供大家参考，可以看到通知方法是没有任何参数的：publicabstractclassStockprivateListobservers=newList();privateString_symbol;privatedouble_price;publicStock(Stringsymbol,doubleprice)this._symbol=symbol;this._price=price;publicvoidUpdate()foreach(IObserverobinobservers)ob.SendData();publicvoidAddObserver(IObserverobserver)observers.Add(observer);publicvoidRemoveObserver(IObserverobserver)observers.Remove(observer);publicStringSymbolgetreturn_symbol;publicdoublePricegetreturn_price;publicclassMicrosoft:StockpublicMicrosoft(Stringsymbol,doubleprice):base(symbol,price)publicinterfaceIObservervoidSendData();publicclassInvestor:IObserverprivatestring_name;privateStock_stock;publicInvestor(stringname,Stockstock)this._name=name;this._stock=stock;publicvoidSendData()Console.WriteLine(Notified0of1s+changeto2:C,_name,_stock.Symbol,_stock.Price);classProgramstaticvoidMain(stringargs)Stockms=newMicrosoft(Microsoft,120.00);ms.AddObserver(newInvestor(Jom,ms);ms.AddObserver(newInvestor(TerryLee,ms);ms.Update();Console.ReadLine();当然拉模式也是有一些缺点的，主体对象和观察者之间的耦合加强了，但是这可以通过抽象的手段使这种耦合关系减到最小。感谢idior的意见.NET中的Observer模式在.NET中，相信大家对于事件和委托都已经不陌生了，这里就不具体多说了。利用事件和委托来实现Observer模式我认为更加的简单和优雅，也是一种更好的解决方案。因为在上面的示例中我们可以看到，虽然取消了直接耦合，但是又引入了不必要的约束（暂且这么说吧）。即那些子类必须都继承于主题父类，还有观察者接口等。网上有很多这方面的例子，上面的例子简单的用事件和委托实现如下，仅供大家参考：classProgramstaticvoidMain(stringargs)Stockstock=newStock(Microsoft,120.00);Investorinvestor=newInvestor(Jom);stock.NotifyEvent+=newNotifyEventHandler(investor.SendData);stock.Update();Console.ReadLine();publicdelegatevoidNotifyEventHandler(objectsender);publicclassStockpublicNotifyEventHandlerNotifyEvent;privateString_symbol;privatedouble_price;publicStock(Stringsymbol,doubleprice)this._symbol=symbol;this._price=price;pub