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【观察者设计模式详解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同语言实现

简介

观察者模式(Observer Pattern)是一种行为型模式。它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。

观察者模式使用三个类Subject、Observer和Client。Subject对象带有绑定观察者到Client对象和从Client对象解绑观察者的方法。我们创建Subject类、Observer抽象类和扩展了抽象类Observer的实体类。

作用

  1. 一个对象状态更新,其他依赖对象收到通知和自动更新的机制。
  2. 实现模块化分离,实现主题与观察者交互对象之间的松耦合。 1)观察者定义了对象之间一对多的关系。 2)被观察者(主题)用一个共同的接口来更新观察者。 3)观察者和被观察者用松耦合方式结合,被观察者不知道观察者的细节,只知道观察者实现了观察者接口。

实现步骤

  1. 创建观察者observer基础接口,包含主题和更新方法
  2. 创建主题subject抽象类,包含observer列表以及添加和删除方法
  3. 创建具体的主题类,实现通知方法,发布通知时轮询通知全部观察者
  4. 创建多个具体观察者,与主题关联,并实现自己的更新方法
  5. 客户调用时先声明主题,再将观察者分别添加到主题,当主题发布通知时,观察者自动更新

UML

Java代码

观察者接口

// ObserverAPI.java 观察者接口,Java 9已经默认支持Observer接口
// 这里避免冲突采取ObserverAPI命名
public interface ObserverAPI {
   public Subject subject = null;
   public void update(String content);
}

具体观察者

// ConcreteObserver.java 具体的观察者实现类,也可以看成订阅者,关联对应的主题类。
// 不同的观察者也可以对应多个主题
public class ConcreteObserver implements ObserverAPI {

   public Subject subject;

   // 给观察者绑定主题,同时把观察者添加到主题列表
   public ConcreteObserver(Subject subject) {
      this.subject = subject;
      this.subject.register((ObserverAPI) this);
   }

   // 观察者发出更新通知,不用单独告诉订阅者,由订阅者自行监听
   public void update(String content) {
      System.out.println(String.format("%s::update() [subject.name = %s content = %s]",
            this.getClass().getName(),
            this.subject.getName(), content));
   }
}
// ConcreteObserver2.java 具体的观察者实现类,也可以看成订阅者,关联对应的主题类。
// 不同的观察者可以对应不同的主题。
public class ConcreteObserver2 implements ObserverAPI {

  // 这里没有在构造器就绑定某个主题,而是从客户角度去注册观察者
  public ConcreteObserver2() {
  }

  // 观察者发出更新通知,观察者自行监听
  public void update(String content) {
    System.out.println(String.format("%s::update() [content = %s]",
        this.getClass().getName(), content));
  }
}

抽象主题类

// Subject.java 定义抽象主题类或者接口,供具体主题类继承
public abstract class Subject {
   private String name;
   // protected Set<ObserverAPI> observers = new HashSet<>();
   protected List<ObserverAPI> observers = new ArrayList<>();

   public String getName() {
      return name;
   }

   public void setName(String name) {
      this.name = name;
   }

   public void register(ObserverAPI observer) {
      System.out.println(this.getClass().getName() + "::register() [observer = " + observer.getClass().getSimpleName() + "]");
      observers.add(observer);
   }

   public void remove(ObserverAPI observer) {
      observers.remove(observer);
   }

   // 通知由具体类来实现逻辑
   public abstract void notify(String name);
}

具体主题类

// ConcreteSubject.java 观察者主题类,也是发布者,重写具体的通知方法。不同主题可以关联不同的观察者。
public class ConcreteSubject extends Subject {

   public ConcreteSubject(String name) {
      this.setName(name);
   }

   // 不同的主题类有自己的通知方法,批量通知绑定的观察者
   @Override
   public void notify(String content) {
      System.out.println(this.getClass().getName() + "::notify() [content = " + content + "]");
      for (Object observer : this.observers) {
         ((ObserverAPI) observer).update(content);
      }

   }

}

测试调用

    /**
     * 观察者模式应用非常广泛,主要是观察者提前绑定到发布者
     * 当发布者发布消息时,批量广播通知,而无需逐一通知
     * 观察者监听到消息后自己决定采取哪一种行为
     */

    // 定义一个主题,也就是发布者
    Subject concreteSubject = new ConcreteSubject("subject1");
    // 再声明观察者,通过构造器注册到主题上
    ObserverAPI observer1 = new ConcreteObserver(concreteSubject);

    // 也可以单独给主题注册一个新的观察者
    concreteSubject.register(new ConcreteObserver2());
    // 可以移除观察者对象,可以打开注释试下
    // concreteSubject.remove(observer1);

    // 主题开始发布新通知,各观察者自动更新
    concreteSubject.notify("hello, this is broadcast.");

Python代码

观察者接口

# ObserverAPI.py 观察者抽象父类,定义一些公共方法
class ObserverAPI:

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    # 观察者发出更新通知,观察者自行监听
    def update(self, content):
        print(self.__class__.__name__ + '::update() [content = ' + content + ']')

    def set_name(self, name):
        self.name = name

具体观察者

# ConcreteObserver.py 具体的观察者实现类,也可以看成订阅者,关联对应的主题类。
# 不同的观察者也可以对应多个主题
from src.ObserverAPI import ObserverAPI

# 具体的观察者实现类,也可以看成订阅者,关联对应的主题类。
# 不同的观察者也可以对应多个主题


class ConcreteObserver(ObserverAPI):
    # 给观察者绑定主题,同时把观察者添加到主题列表
    def __init__(self, subject, name):
        ObserverAPI.__init__(self, name)
        
        # python3支持的父类调用
        # super(ConcreteObserver, self).__init__(name)
        # super().__init__(name)

        self.subject = subject
        subject.register(self)

    # 观察者发出更新通知,不用单独告诉订阅者,由订阅者自行监听
    def update(self, content):
        print(self.__class__.__name__ + '::update() [subject.name = ' +
              self.subject.name + ' content = ' + content + ']')
# ConcreteObserver2.py 具体的观察者实现类,也可以看成订阅者,关联对应的主题类。
# 不同的观察者可以对应不同的主题。
from src.ObserverAPI import ObserverAPI


# 具体的观察者实现类,也可以看成订阅者,关联对应的主题类。
# 不同的观察者可以对应不同的主题。
class ConcreteObserver2(ObserverAPI):
    # 这里没有在构造器就绑定某个主题,而是从客户角度去注册观察者
    # 观察者发出更新通知,观察者自行监听

    # def update(self, content):
    #     print(self.__class__.__name__ + '::update() [content = ' + content +']')
    
    pass

抽象主题类

# Subject.py 定义抽象主题类或者接口,供具体主题类继承
class Subject:

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.observers = []

    def get_name(self):
        return self.name

    def set_name(self, name):
        self.name = name

    def register(self, observer):
        print(self.__class__.__name__ + '::register() [observer = ' +
              observer.__class__.__name__ + ']')

        self.observers.append(observer)

    def remove(self, observer):
        self.observers.remove(observer)

    # 通知由具体类来实现逻辑
    def notify(self, name):
        pass

具体主题类

// ConcreteSubject.py 观察者主题类也是发布者重写具体的通知方法不同主题可以关联不同的观察者from src.Subject import Subject


# 观察者主题类,也是发布者,重写具体的通知方法。不同主题可以关联不同的观察者。
class ConcreteSubject(Subject):
    # 不同的主题类有自己的通知方法,批量通知绑定的观察者
    def notify(self, content):
        print(self.__class__.__name__ + '::notify() [content = ' + content +
              ']')
        for observer in self.observers:
            observer.update(content)

测试调用

import sys
import os

os_path = os.getcwd()
sys.path.append(os_path)

from src.ConcreteSubject import ConcreteSubject
from src.ConcreteObserver import ConcreteObserver
from src.ConcreteObserver2 import ConcreteObserver2


def test():
    '''
    * 观察者模式应用非常广泛,主要是观察者提前绑定到发布者
    * 当发布者发布消息时,批量广播通知,而无需逐一通知
    * 观察者监听到消息后自己决定采取哪一种行为
    '''

    # 定义一个主题,也就是发布者
    concrete_subject = ConcreteSubject('subject1')
    # 再声明观察者,通过构造器注册到主题上
    observer1 = ConcreteObserver(concrete_subject, 'observer1')
    # 也可以单独给主题注册一个新的观察者
    observer2 = ConcreteObserver2('observer2')
    concrete_subject.register(observer2)
    # 可以移除观察者对象
    # concrete_subject.remove(observer1)

    # 主题开始发布新通知,各观察者自动更新
    concrete_subject.notify('hello, this is broadcast.')


if __name__ == '__main__':
    print(__file__)
    print("test start:")
    test()

更多语言版本

不同语言设计模式源码:https://github.com/microwind/design-pattern