1基础知识

1.1标准定义

观察者（Observer）模式标准定义：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。

1.2分析和说明

观察者（Observer）模式属于对象行为型模式。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上发生变化时，会通知所有观察者对象，使他们能够自动更新自己。这一模式中主要针对两个对象object和Observer。一个object可以有多个Observer，当—个object对象的状态发生改变时，所有依赖于它的Observer对象都得到通知被自动更新。

观察者（Observer）模式结构如图1所示，其角色包括抽象主题（Subject）角色、抽象观察者（Observer）角色、具体主题（ConcreteSubject）角色和具体观察者（ConcreteObserver）角色。

图1观察者模式结构

?抽象主题（Subject）角色：主题角色把所有对观察对象的引用保存在此聚集里，每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象，主题角色又叫做抽象被观察者（Observable）角色，一般用一个抽象类或者一个接口实现。

?抽象观察者（Observer）角色：为所有具体观察者定义一个接口，在得到主题的通知时更新自己。这个接口叫做更新接口。抽象观察者角色一般用一个抽象类或者一个接口实现，在这个示意性的实现中，更新接口只包含一个方法（即update()方法）,这个方法叫做更新方法。

?具体主题（ConcreteSubject）角色：将有关状态存主具体观察者对象；在具体主题的内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色又叫做具体被观察者角色（ConcreteObservable）。具体主题角色负责实现对观察者引用的聚集的管理方法。

?具体观察者（ConcreteObserver）角色：存储与主题的状态自恰的状态。具体观察者角色实现抽象观察者角色所要求的更新接口，以便使本身的状态与主题的状态相协调。如果需要，具体观察者角色可以保存一个指向具体主题对象的引用。具体观察者角色通常用一个具体子类实现。

2应用场景举例

比如公司的通讯录是大家都要使用的，同时也是经常变化的。每次通讯录的变化，都要把这些更新后的通讯录发布给所有的公司员工。这就可以采用观察者模式。用例见图2所示。

图2观察者模式用例图

在这里可以把AbstractAddressBook抽象类理解为抽象主题（Subject）角色。AbstractEmployee抽象类是抽象观察者（Observer）角色。CompanyAddressBook类是具体主题（ConcreteSubject）角色。CompanyEmployee类是具体观察者（ConcreteObserver）角色。其结构类图如图3所示。CompanyAddressBook类继承AbstractAddressBook抽象类，CompanyEmployee类继承AbstractEmployee抽象类。AbstractEmployee抽象类关联AbstractAddressBook抽象类，即AbstractEmployee类有AbstractAddressBook类的属性。

图3观察者模式类图

观察者模式实现顺序图见图4，实现顺序描述：①基于CompanyAddressBook类创建一个addressBook对象；②基于CompanyEmployee类创建一个employee1对象；③基于CompanyEmployee类创建一个employee2对象；④调用addressBook对象的addEmployee方法，把employee1对象作为一个观察者；⑤调用addressBook对象的addEmployee方法，把employee2对象作为一个观察者；⑥addressBook对象发生变化，通知employee1对象和employee2对象这两个观察者。

图4观察者模式实现顺序图

3．Java的实现程序代码

Java程序实现主要包括AbstractAddressBook抽象类文件，AbstractEmployee抽象类文件，CompanyAddressBook类文件和CompanyEmployee类文件等4个文件。其关系如图3所示。下面分别列出这4个文件的程序代码，最后列出测试代码并显示输出结果。

AbstractAddressBook抽象类程序代码清单01所示。

程序代码清单01

publicabstractclassAbstractAddressBook{

protectedListAbstractEmployeeemployeeList=newArrayListAbstractEmployee();

protectedStringaddressBook;

publicStringgetAddressBook(){returnaddressBook;}

publicvoidsetAddressBook(StringaddressBook){this.addressBook=addressBook;}

publicvoidaddEmployee(AbstractEmployeeemployee){employeeList.add(employee);}

publicvoidremoveEmployee(AbstractEmployeeemployee){employeeList.remove(employee);}

publicvoidnotice(){}

}

AbstractEmployee抽象类程序代码清单02所示。

程序代码清单02

publicabstractclassAbstractEmployee{

protectedAbstractAddressBookaddressBook;

protectedStringaddressBookContents;

publicAbstractAddressBookgetAddressBook(){returnaddressBook;}

publicvoidsetAddressBook(AbstractAddressBookaddressBook){this.addressBook=addressBook;}

publicvoidupdate(AbstractAddressBookbook){

setAddressBook(book);

addressBookContents=addressBook.getAddressBook();

}

}

CompanyAddressBook继承AbstractAddressBook抽象类，其程序代码清单03所示。

程序代码清单03

publicclassCompanyAddressBookextendsAbstractAddressBook{

publicCompanyAddressBook(){

addressBook=旧的通信录;

}

publicvoidaddEmployee(AbstractEmployeeemployee){

//employee.setAddressBook(this);

employee.update(this);

super.addEmployee(employee);

}

publicvoidnotice(){

for(inti=0;iemployeeList.size();i++){

employeeList.get(i).update(this);

}

}

}

CompanyEmployee继承AbstractEmployee抽象类，其程序代码清单04所示。

程序代码清单04

publicclassCompanyEmployeeextendsAbstractEmployee{

privateStringemployeeName;

publicStringgetEmployeeName(){returnemployeeName;}

publicvoidsetEmployeeName(StringemployeeName){this.employeeName=employeeName;}

publicCompanyEmployee(StringemployeeName){

super();

this.employeeName=employeeName;

}

publicvoidupdate(AbstractAddressBookbook){

super.update(book);

System.out.println(getEmployeeName()+更新通讯录。+通讯录内容：+addressBookContents);

}

}

观察者模式测试程序的代码清单05如下：

程序代码清单05

publicclassClient{

publicstaticvoidmain(String[]args){

System.out.println(——————原有的通讯录——————);

AbstractAddressBookaddressBook=newCompanyAddressBook();

AbstractEmployeeemployee1=newCompanyEmployee(employee1);

AbstractEmployeeemployee2=newCompanyEmployee(employee2);

addressBook.addEmployee(employee1);

addressBook.addEmployee(employee2);

System.out.println(——————更新的通讯录——————);

StringnewAddressBook=新的通讯录;

addressBook.setAddressBook(newAddressBook);

addressBook.notice();

}

}

观察者模式测试类输出结果如下所示：

——————原有的通讯录——————

employee1更新通讯录。通讯录内容：旧的通信录

employee2更新通讯录。通讯录内容：旧的通信录

——————更新的通讯录——————

employee1更新通讯录。通讯录内容：新的通讯录

employee2更新通讯录。通讯录内容：新的通讯录

4．C#的实现程序代码

C#与java程序包括一样的接口和类。文件程序代码清单06所示。

程序代码清单06

usingSystem;

usingSystem.Collections.Generic;

usingSystem.Text;

namespaceObserver_DesignPattern{

publicabstractclassAbstractAddressBook{

protectedListAbstractEmployeeemployeeList=newListAbstractEmployee();

protectedStringaddressBook;

publicStringGetAddressBook(){returnaddressBook;}

publicvoidSetAddressBook(StringaddressBook){this.addressBook=addressBook;}

virtualpublicvoidAddEmployee(AbstractEmployeeemployee){

employeeList.Add(employee);

}

virtualpublicvoidRemoveEmployee(AbstractEmployeeemployee){

employeeList.Remove(employee);

}

abstractpublicvoidNotice();

}

publicabstractclassAbstractEmployee{

protectedAbstractAddressBookaddressBook;

protectedStringaddressBookContents;

publicAbstractEmployee(StringemployeeName){}

publicAbstractAddressBookGetAddressBook(){returnaddressBook;}

publicvoidSetAddressBook(AbstractAddressBookaddressBook){

this.addressBook=addressBook;

}

virtualpublicvoidUpdate(AbstractAddressBookbook){

SetAddressBook(book);

addressBookContents=addressBook.GetAddressBook();

}

}

publicclassCompanyAddressBook:AbstractAddressBook{

publicCompanyAddressBook(){addressBook=旧的通信录;}

overridepublicvoidAddEmployee(AbstractEmployeeemployee){

employee.Update(this);

base.AddEmployee(employee);

}

overridepublicvoidNotice(){

for(inti=0;iemployeeList.Count;i++){employeeList[i].Update(this);}

}

}

publicclassCompanyEmployee:AbstractEmployee{

privateStringemployeeName;

publicStringEmployeeName{

get{returnemployeeName;}

set{employeeName=value;}

}

publicCompanyEmployee(StringemployeeName):base(employeeName){

this.employeeName=employeeName;

}

overridepublicvoidUpdate(AbstractAddressBookbook){

base.Update(book);

Console.WriteLine(EmployeeName+更新通讯录。+通讯录内容：+addressBookContents);

}

}

}

观察者模式测试程序的代码清单07如下：

程序代码清单07

classObserver_DesignPattern{

staticvoidMain(string[]args){

Console.WriteLine(——————原有的通讯录——————);

AbstractAddressBookaddressBook=newCompanyAddressBook();

AbstractEmployeeemployee1=newCompanyEmployee(employee1);

AbstractEmployeeemployee2=newCompanyEmployee(employee2);

addressBook.AddEmployee(employee1);

addressBook.AddEmployee(employee2);

Console.WriteLine(——————更新的通讯录——————);

StringnewAddressBook=新的通讯录;

addressBook.SetAddressBook(newAddressBook);

addressBook.Notice();

}

}

观察者模式测试类输出结果如下所示：

——————原有的通讯录——————

employee1更新通讯录。通讯录内容：旧的通信录

employee2更新通讯录。通讯录内容：旧的通信录

——————更新的通讯录——————

employee1更新通讯录。通讯录内容：新的通讯录

employee2更新通讯录。通讯录内容：新的通讯录

5．C++的程序实现代码

由于C++语言稍微不同于java和C#语言。需要首先定义头文件，然后再是程序文件，同时，由于本程序调用了MFC，所以我们在头文件中要引用MFC，如#includestdafx.h等。在定义过程中，VC并不是完全的面向对象的语言，故采用一些C++类来定义接口，主要区别是这些C++类的方法都是虚拟方法。这是C++语言与java和C#语言相差比较大的地方。

C++程序实现主要包括AddressBook抽象类文件，Employee抽象类文件，CompanyAddressBook类和CompanyEmployee类等4个文件。其关系如图3所示。下面分别列出这4个文件的程序代码，最后列出测试代码并显示输出结果。

AddressBook抽象类文件和CompanyAddressBook类的头文件代码清单08所示。

程序代码清单08

classEmployee;

classAddressBook{

public:

CStringgetAddressBook();

voidsetAddressBook(CStringaddressBook);

voidaddEmployee(Employee*employee);

voidremoveEmployee(Employee*employee);

virtualvoidnotice()=0;

protected:

CListEmployee*,Employee*EmployeeList;

CStringaddressBook;

};

classCompanyAddressBook:publicAddressBook{//定义观察者类

public:

CompanyAddressBook();

voidaddEmployee(Employee*employee);

voidnotice();

};

AddressBook抽象类文件和CompanyAddressBook类的程序实现代码清单09所示。

程序代码清单09

CStringAddressBook::getAddressBook(){returnaddressBook;}

voidAddressBook::setAddressBook(CStringbook){addressBook=book;}

voidAddressBook::addEmployee(Employee*employee){EmployeeList.AddTail(employee);}

voidAddressBook::removeEmployee(Employee*employee){

POSITIONpos=EmployeeList.Find(employee);

EmployeeList.RemoveAt(pos);

}

voidAddressBook::notice(){}

CompanyAddressBook::CompanyAddressBook(){addressBook=旧的通信录;}

voidCompanyAddressBook::addEmployee(Employee*employee){

employee-update(this);

AddressBook::addEmployee(employee);

}

voidCompanyAddressBook::notice(){

POSITIONpos;

for(pos=EmployeeList.GetHeadPosition();pos;EmployeeList.GetNext(pos)){

EmployeeList.GetAt(pos)-update(this);

}

}

Employee抽象类文件和CompanyEmployee类的头文件代码清单10所示。

程序代码清单10

classEmployee{//定义Employee祖先类

public:

AddressBook*getAddressBook();

voidsetAddressBook(AddressBook*addressBook);

virtualvoidupdate(AddressBook*book)=0;

protected:

AddressBook*addressBook;

CStringaddressBookContents;

};

classCompanyEmployee:publicEmployee{//定义CompanyEmployee实现类

public:

CompanyEmployee(CStringname);

CStringgetEmployeeName();

voidsetEmployeeName(CStringname);

voidupdate(AddressBook*book);

private:

CStringemployeeName;

};

Employee抽象类文件和CompanyEmployee类的程序实现代码清单11所示。

程序代码清单11

AddressBook*Employee::getAddressBook(){returnaddressBook;}

voidEmployee::setAddressBook(AddressBook*book){addressBook=book;}

voidEmployee::update(AddressBook*book){

setAddressBook(book);

addressBookContents=addressBook-getAddressBook();

//printf(Employee更新通讯录。\n);

}

CompanyEmployee::CompanyEmployee(CStringname){employeeName=name;}

CStringCompanyEmployee::getEmployeeName(){returnemployeeName;}

voidCompanyEmployee::setEmployeeName(CStringname){employeeName=name;}

voidCompanyEmployee::update(AddressBook*book){

setAddressBook(book);

addressBookContents=addressBook-getAddressBook();

printf(getEmployeeName()+更新通讯录。+通讯录内容：+addressBookContents+\n);

}

观察者模式测试程序的代码清单12所示。其实现的序列图如图05所示。

代码清单12

#includestdafx.h

#includeEmployee.h

#includeAddressBook.h

intmain(intargc,char*argv[]){

printf(——————原有的通讯录——————\n);

AddressBook*addressBook=newCompanyAddressBook();

Employee*employee1=newCompanyEmployee(employee1);

Employee*employee2=newCompanyEmployee(employee2);

addressBook-addEmployee(employee1);

addressBook-addEmployee(employee2);

addressBook-notice();

printf(——————更新的通讯录——————\n);

CStringnewAddressBook=新的通讯录;

addressBook-setAddressBook(newAddressBook);

addressBook-notice();

deleteemployee1,employee2,addressBook;

return0;

}

观察者模式测试类输出结果如下所示：

——————原有的通讯录——————

employee1更新通讯录。通讯录内容：旧的通信录

employee2更新通讯录。通讯录内容：旧的通信录

——————更新的通讯录——————

employee1更新通讯录。通讯录内容：新的通讯录

employee2更新通讯录。通讯录内容：新的通讯录

6扩展和说明

在java语言中已经实现了Observer设计模式。JDK里提供的Observer设计模式的实现由java.util.Observable类和java.util.Observer接口组成。java.util.Observer是观察者角色，java.util.Observable是被观察目标角色，对应于Subject角色。

Observer是一个接口，它里面只定义了一个方法：publicvoidupdate(Observableobs，Objectobj)在用户实现的这个方法中，可以只对obs的某些事件进行响应，也可以通过调用getXXX()来得到obs最新的状态。上述例子的java程序可以由Employee类、AddressBook类、Client类等三个文件实现。

AddressBook类源程序见程序清单08。

程序代码清单08

importjava.util.Observable;

publicclassAddressBookextendsObservable{

protectedStringaddressBookContent;

publicAddressBook(){super();}

publicStringgetAddressBook(){returnaddressBookContent;

publicvoidsetAddressBook(StringaddressBook){this.addressBookContent=addressBook;}

publicvoidaddEmployee(Employeeemployee){super.addObserver(employee);}

publicvoidremoveEmployee(Employeeemployee){deleteObserver(employee);

publicvoidmodifyAddress(StringaddressBook){

setAddressBook(addressBook);

setChanged();

notifyObservers(addressBook);

}

}

Employee.类源程序见程序清单09。

程序代码清单08

importjava.util.Observable;

importjava.util.Observer;

publicclassEmployeeimplementsObserver{

protectedStringaddressBookContents;

privateStringemployeeName;

publicEmployee(StringemployeeName){setEmployeeName(employeeName);}

publicStringgetEmployeeName(){returnemployeeName;}

publicvoidsetEmployeeName(StringemployeeName){this.employeeName=employeeName;}

publicStringgetAddressBookContents(){returnaddressBookContents;}

publicvoidsetAddressBookContents(StringaddressBookContents){

this.addressBookContents=addressBookContents;

}

publicvoidupdate(Observableobject,Objectarg){

if(arginstanceofString){

setAddressBookContents(arg.toString());

System.out.println(getEmployeeName()+获得通信录:+getAddressBookContents());

}

}

}

Client类源程序见程序清单10。

程序代码清单10

publicclassClient{

publicstaticvoidmain(String[]args){

System.out.println(——————原有的通讯录——————);

AddressBookaddressBook=newAddressBook();

Employeeemployee1=newEmployee(employee1);

Employeeemployee2=newEmployee(employee2);

Employeeemployee3=newEmployee(employee3);

addressBook.addEmployee(employee1);

addressBook.addEmployee(employee2);

addressBook.addEmployee(employee3);

addressBook.modifyAddress(旧的通讯录);

System.out.println(——————更新的通讯录——————);

StringnewAddressBook=新的通讯录;

addressBook.modifyAddress(newAddressBook);

}

}

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