C# 設(shè)計(jì)模式系列教程-觀察者模式
1. 概述
有時(shí)被稱作發(fā)布/訂閱模式,觀察者模式定義了一種一對(duì)多的依賴關(guān)系,讓多個(gè)觀察者對(duì)象同時(shí)監(jiān)聽某一個(gè)主題對(duì)象。這個(gè)主題對(duì)象在狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),會(huì)通知所有觀察者對(duì)象,使它們能夠自動(dòng)更新自己。
2. 解決的問(wèn)題
將一個(gè)系統(tǒng)分割成一個(gè)一些類相互協(xié)作的類有一個(gè)不好的副作用,那就是需要維護(hù)相關(guān)對(duì)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(huì)給維護(hù)、擴(kuò)展和重用都帶來(lái)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(duì)象的引用保存到一個(gè)聚集里,每個(gè)主題都可以有任何數(shù)量的觀察者。抽象主題提供一個(gè)接口,可以增加和刪除觀察者對(duì)象。
3.2 具體主題(ConcreteSubject):將有關(guān)狀態(tài)存入具體觀察者對(duì)象;在具體主題內(nèi)部狀態(tài)改變時(shí),給所有登記過(guò)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(gè)接口,在得到主題通知時(shí)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(gè)接口,在得到通知時(shí)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(duì)象;在具體主題的內(nèi)部狀態(tài)改變時(shí),給所有登記過(guò)的觀察者發(fā)出通知。具體主題角色通常用一個(gè)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(gè)具體主題來(lái)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(lái)來(lái)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(huì)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(chǎng)景
5.3.1 當(dāng)一個(gè)對(duì)象的改變需要給變其它對(duì)象時(shí),而且它不知道具體有多少個(gè)對(duì)象有待改變時(shí)。
5.3.2 一個(gè)抽象某型有兩個(gè)方面,當(dāng)其中一個(gè)方面依賴于另一個(gè)方面,這時(shí)用觀察者模式可以將這兩者封裝在獨(dú)立的對(duì)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(lái)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(duì)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(gè)(或多個(gè))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(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)
7.1 實(shí)例描述:客戶支付了訂單款項(xiàng),這時(shí)財(cái)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(huì)計(jì) /// </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(huì)計(jì),我來(lái)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(lái)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(huì)計(jì),我來(lái)開具發(fā)票。
我是出納員,我給登記入賬。
我是配送員,我來(lái)發(fā)貨。
7.3 事件實(shí)現(xiàn)
7.3.1 類圖
通過(guò)類圖來(lái)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(gè)委托事件,類型為 CustomerEventHandler public event CustomerEventHandler Update; public void Notify() { if (Update != null) { // 使用事件來(lái)通知給訂閱者 Update(); } } public string CustomerState { get { return customerState; } set { customerState = value; } } } /// <summary> /// 財(cái)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(huì)計(jì),我來(lái)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(lái)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(cè)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(lái)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(huì)計(jì),我來(lái)開具發(fā)票。
我是出納員,我給登記入賬。
我是配送員,我來(lái)發(fā)貨。
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