设计模式-observer模式（观察者模式）

解释

观察者模式用于建立对象间的一对多依赖，当主题（Subject）状态变化时，所有观察者（Observers）自动收到通知。
Observer 模式应该可以说是应用最多、影响最广的模式之一，因为 Observer 的一个实例 Model/View/Control（MVC）结构在系统开发架构设计中有着很重要的地位和意义。

典型应用场景

1. GUI事件响应（如按钮点击触发多个控件更新）
2. 数据实时同步（如股票价格变动通知多个客户端）
3. 游戏引擎中的事件系统（如角色死亡触发任务失败/成就解锁）

不使用观察者模式的缺点

假设要实现一个天气监测系统，当温度变化时通知手机App和LED屏幕。若直接硬编码调用所有依赖对象，会导致以下问题：

1. 高耦合主题类（WeatherStation）直接依赖具体观察者类，违反依赖倒置原则。
2. 扩展困难新增观察者类型（如Web界面）需修改主题类代码，违反开闭原则。
3. 代码冗余需要手动管理所有观察者的调用逻辑。

代码对比

1. 不使用观察者模式（硬编码调用）

#include <iostream>

// 具体显示设备类（紧耦合）
class MobileApp {
public:
    void update(float temp) {
        std::cout << "Mobile App: Temperature updated to " << temp << "°C\n";
    }
};

class LEDScreen {
public:
    void refresh(float temp) {
        std::cout << "LED Screen: New temperature = " << temp << "°C\n";
    }
};

// 主题类（直接管理所有设备）
class WeatherStation {
    MobileApp* mobileApp;  // 直接依赖具体类
    LEDScreen* ledScreen;  // 新增设备需添加成员变量
    float temperature;

public:
    WeatherStation(MobileApp* app, LEDScreen* screen) 
        : mobileApp(app), ledScreen(screen) {}

    void setTemperature(float temp) {
        temperature = temp;
        // 必须显式调用所有设备的方法
        mobileApp->update(temp);
        ledScreen->refresh(temp);
    }
};

int main() {
    MobileApp app;
    LEDScreen screen;
    WeatherStation station(&app, &screen);
    station.setTemperature(25.5);
}

缺点分析：

• 添加新设备（如WebInterface）需修改WeatherStation的构造函数和setTemperature方法。
• 主题类与具体观察者类紧密耦合，单元测试困难。
• 无法动态增减观察者（如运行时移除LED屏幕）。

2. 使用观察者模式优化

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

// 抽象观察者接口（解耦核心）
class Observer {
public:
    virtual void update(float temp) = 0;
    virtual ~Observer() = default;
};

// 具体观察者实现
class MobileApp : public Observer {
public:
    void update(float temp) override {
        std::cout << "Mobile App: Temperature updated to " << temp << "°C\n";
    }
};

class LEDScreen : public Observer {
public:
    void update(float temp) override {
        std::cout << "LED Screen: New temperature = " << temp << "°C\n";
    }
};

// 主题类（面向接口编程）
class WeatherStation {
    std::vector<Observer*> observers;  // 统一管理抽象接口
    float temperature;

public:
    void addObserver(Observer* obs) { observers.push_back(obs); }
    void removeObserver(Observer* obs) {
        observers.erase(std::remove(observers.begin(), observers.end(), obs), observers.end());
    }

    void setTemperature(float temp) {
        temperature = temp;
        for (auto obs : observers) {
            obs->update(temp);  // 统一调用接口
        }
    }
};

int main() {
    WeatherStation station;
    MobileApp app;
    LEDScreen screen;

    station.addObserver(&app);
    station.addObserver(&screen);
    station.setTemperature(25.5);  // 输出两者的通知

    // 动态移除观察者
    station.removeObserver(&screen);
    station.setTemperature(26.0);  // 仅输出Mobile App
}

优点：

• 主题类仅依赖抽象接口Observer，与具体实现解耦。
• 支持动态增删观察者，扩展性极强（新增设备只需实现Observer接口）。
• 符合开闭原则，无需修改已有代码即可扩展功能。

总结

观察者模式通过抽象接口和动态注册机制，有效解决了硬编码调用带来的耦合性问题，是解耦对象间通知关系的经典方案。