引言

在 C#中的委托和事件 一文的后半部分，我向大家講述了Observer(觀察者)模式，并使用委托和事件實現(xiàn)了這個模式。實際上，不使用委托和事件，一樣可以實現(xiàn)Observer模式。在本文中，我將使用GOF的經(jīng)典方式，再次實現(xiàn)一遍Observer模式，同時將講述在 C#中的委托和事件 一文中沒有提及的推模式(Push)和拉模式(Pull)。

設計思想概述

在 C#中的委托和事件 一文后半部分中我已經(jīng)較詳細的講述了Observer設計模式的思想，所以這里僅簡單的提及一下。Observer設計模式中實際上只包含了兩類對象，一個是Subject(主題)，一個是Observer(觀察者)。它們之間的角色是：

• Subject：主題(被監(jiān)視對象)，它往往包含著Observer所感興趣的內容。
• Observer：觀察者，它觀察Subject。當Subject中的某件事發(fā)生的時候(通常是它所感興趣的內容改變的時候)，會被自動告知，而Observer則會采取相應的行動(通常為更新自身狀態(tài)或者顯示輸出)。

它們之間交互的核心工作流程就是：

Subject 提供方法，比如Register()和UnRegister()，用于Observer進行注冊(表示它對Suject感興趣)和取消注冊(不再對它感興趣)。

• Register()方法實現(xiàn)為：它接收一個Observer的引用作為參數(shù)，并保存此引用。
• 保存的方式通常為在 Subject內聲明一個集合類，比如：List<Observer>。
• 一個Subject可以供多個Observer注冊。

調用Subject實例的Register()方法，并將一個Observer的引用傳遞進去。

Observer 包含一個Update()方法，此方法供 Subject(通過保存的Observer的引用)以后調用。

Subject 包含一個Notify()方法，當某件事發(fā)生時，調用Notify()，通知Subject。

• Notify的方法實現(xiàn)為：遍歷保存Observer引用的集合類，然后在Observer的引用上調用Update方法，更新Observer。
• 某件事是一個不確定的事，對于熱水器來說，這個事就是“溫度達到一定高度”。它對外界暴露的方法，應該是“燒水” -- BoilWater()，而不是Notify()，所以Notify通常實現(xiàn)為私有方法。

Observer 向 Subject 注冊的序列圖表示如下：

Subject事件觸發(fā)時，通知Observer調用Update()方法的序列圖如下：

模式的接口定義

按照面向對象設計的原則：面向接口編程，而非面向實現(xiàn)編程。那么現(xiàn)在應該首先定義Subject和Observer的接口，我們可能很自然地會想到將這兩個接口分別命名為 ISubjcet 和 IObserver。而實際上，據(jù)我查閱的一些資料，這里約定俗成的命名為：IObservable 和 IObserver，其中由 Subject 實現(xiàn) IObservable。

NOTE：可能很多人和我當初一樣困惑，命名為ISubject不是很好么，為什么叫 IObservable？我參考了一些資料，大概的解釋是這樣的：接口定義的是一個行為，表示的是一種能力，所以對于接口的命名最好用動詞的形容詞或者名詞變體。這里，Observe是一個動詞，意為觀察，Observer是動詞的名詞變體，意為觀察者；Observable是動詞的形容詞變體，表示為可觀察的。類似的例子有很多，比如IComparable 和 IComparer 接口、IEnumerable 和 IEnumerator 接口等。

現(xiàn)在我們先來看Subject需要實現(xiàn)的接口IObservable。

IObservable接口

首先創(chuàng)建解決方案ObserverPattern，并在其下添加控制臺項目ConsoleApp，然后假如IObservable.cs文件，來完成這個接口。如同我們上面分析的，Suject將實現(xiàn)這個接口，它只用定義兩個方法 Register()和Unregister：

public interface IObservable {
??? void Register(IObserver obj);?????? // 注冊IObserver
??? void Unregister(IObserver obj);???? // 取消IObserver的注冊
}

注意它的兩個方法接收 IObserver類型的對象，分別用于注冊和取消注冊。

IObserver 接口

現(xiàn)在我們再來完成IObserver接口，所有的Observer都需要實現(xiàn)這個接口，以便在事件發(fā)生時能夠被 自動告知(自動調用其Update()方法，改變自身狀態(tài))，它僅包含一個Update()方法：

public interface IObserver {
??? void Update();????? // 事件觸發(fā)時由Subject調用，更新自身狀態(tài)
}

再強調一遍，這里的關鍵就是Update()方法不是由Observer本身調用，而是由Subject在某事發(fā)生時調用。

抽象基類 SubjectBase

注意到上面序列圖中的Container(容器)，它用于保存IObserver引用的方式，對于很多IObservable的實現(xiàn)來說可能都是一樣的，比如說都用List<IObserver>或者是Hashtable等。所以我們最好再定義一個抽象類，讓它實現(xiàn) IObservable 接口，并使用List<IObserver>作為容器的一個默認實現(xiàn)，以后我們再創(chuàng)建實現(xiàn)IObservalbe的類(Subject)，只需要繼承這個基類就可以了，這樣可以更好地代碼重用：

public abstract class SubjectBase : IObservable {
??? // 使用一個 List<T> 作為 IObserver 引用的容器
??? private List<IObserver> container = new List<IObserver>();
???
??? public void Register(IObserver obj) {
?????? container.Add(obj);
??? }

??? public void Unregister(IObserver obj) {
?????? container.Remove(obj);
??? }

??? protected virtual void Notify() {?????? // 通知所有注冊了的Observer
?????? foreach (IObserver observer in container) {
?????????? observer.Update();?????????? // 調用Observer的Update()方法
?????? }
??? }
}

有了這樣兩個接口，一個抽象類我們的UML類圖便可以畫出來了：

注意這里也可以不使用IObservable接口，直接定義一個抽象類，定義IObservable接口能進一步的抽象，更靈活一些，可以基于這個接口定義出不同的抽象類來(主要區(qū)別為Container的實現(xiàn)不同，可以用其他的集合類)。

Observer模式的實現(xiàn)

現(xiàn)在我們來實現(xiàn)Observer模式，我們先創(chuàng)建我們的實體類(Concrete Class)：熱水器(Heater)，報警器(Alarm)，顯示器(Screen)。其中，熱水器是Subject，報警器和顯示器是Observer。報警器和顯示器關心的東西是熱水器的水溫，當熱水器的水溫大于97度時，顯示器需要顯示“水快燒開了”，報警器發(fā)出聲音，也提示“嘟嘟嘟，水快燒開了”。

下面的代碼非常的簡單明了，也添加了注釋，我就不做說明了：

熱水器(Subject)的實現(xiàn)

熱水器繼承自SujectBase基類，并添加了BoilWater()方法。

public class Heater : SubjectBase {
??? private string type;????????????? // 添加型號作為演示
??? private string area;????????????? // 添加產(chǎn)地作為演示
??? private int temprature;???????? // 水溫

??? public Heater(string type, string area) {
?????? this.type = type;
?????? this.area = area;
?????? temprature = 0;
??? }

??? public string Type { get { return type; } }
??? public string Area { get { return Area; } }

??? public Heater() : this("RealFire 001", "China Xi'an") { }

??? // 供子類覆蓋，以便子類拒絕被通知，或添加額外行為
??? protected virtual void OnBoiled() {
?????? base.Notify(); // 調用父類Notify()方法，進而調用所有注冊了的Observer的Update()方法
??? }

??? public void BoilWater() {?????? // 燒水
?????? for (int i = 0; i <= 99; i++) {
?????????? temprature = i+1;
?????????? if (temprature > 97) {?????? // 當水快燒開時(溫度>97度)，通知Observer
????????????? OnBoiled();
?????????? }
?????? }
??? }
}

報警器 和 顯示器 (Observer)的實現(xiàn)

報警器(Alarm)和顯示器(Screen)的實現(xiàn)是類似的，僅僅為了說明多個Observer可以注冊同一個Subject。

// 顯示器
public class Screen : IObserver {

??? // Subject在事件發(fā)生時調用，通知Observer更新狀態(tài)(通過Notify()方法)
??? public void Update() {
?????? Console.WriteLine("Screen".PadRight(7) + ": 水快燒開了。");
??? }
}
// 報警器
public class Alarm : IObserver {
??? public void Update() {
?????? Console.WriteLine("Alarm".PadRight(7) + "：嘟嘟嘟，水溫快燒開了。");
??? }
}

運行程序

接下來，我們運行一下程序：

class Program {
??? static void Main(string[] args) {

?????? Heater heater = new Heater();
?????? Screen screen = new Screen();
?????? Alarm alarm = new Alarm();

?????? heater.Register(screen);???? // 注冊顯示器
?????? heater.Register(alarm);???????? // 注冊熱水器

?????? heater.BoilWater();???????????? // 燒水
?????? heater.Unregister(alarm);??? // 取消報警器的注冊

?????? Console.WriteLine();
?????? heater.BoilWater();???????????? // 再次燒水
??? }
}

輸出為：

Screen : 水快燒開了。
Alarm? ：嘟嘟嘟，水快燒開了。
Screen : 水快燒開了。
Alarm? ：嘟嘟嘟，水快燒開了。
Screen : 水快燒開了。
Alarm? ：嘟嘟嘟，水快燒開了。

Screen : 水快燒開了。
Screen : 水快燒開了。
Screen : 水快燒開了。

推模式 和 拉模式

像上面這種實現(xiàn)方式，基本上是沒有太大意義的。比如說，我們通常會希望在Screen上能夠即時地顯示水的溫度，而且當水在100度的時候顯示“水已經(jīng)燒開了”，而非“水快燒開了”。我們還可能希望顯示熱水器的型號和產(chǎn)地。所以我們需要 在Observer的Update()方法中能夠獲得 Subject中所發(fā)生的事件的進展狀況 或者事件觸發(fā)者Suject的狀態(tài)和屬性。在本例中事件的進展狀況，就是水的溫度；事件觸發(fā)者(Suject)的狀態(tài)和屬性，則為 熱水器的型號和產(chǎn)地。此時，我們有兩種策略，一種是 推模式，一種是拉模式，我們先看看推模式。

Observer中的推模式

顧名思義，推模式就是Subject在事件發(fā)生后，調用Notify時，將事件的狀況(水溫)，以及自身的屬性(狀態(tài))封裝成一個對象，推給Observer。而如何推呢？當然是通過Notify()方法，讓Notify()方法接收這個對象，在Notify()方法內部，再次將對象傳遞給Update()方法了。那么現(xiàn)在要做兩件事：1、創(chuàng)建新類型，這個類型封裝了我們想要推給Observer(顯示器)的事件進展狀況(水溫)，以及事件觸發(fā)者Subject(熱水器)的屬性(或者叫狀態(tài))。

我們在ObserverPattern解決方案下重新建一個控制臺項目，起名為ConsoleApp2，并設置為啟動項目。將上一項目ConsoleApp中的文件復制進來，然后我們創(chuàng)建一個新類型BoiledEventArgs，用它來封裝我們推給Observer的數(shù)據(jù)。

public class BoiledEventArgs {
??? private int temperature;???? // 溫度
??? private string type;???????? // 類型
??? private string area;???????? // 產(chǎn)地

??? public BoiledEventArgs(int temperature, string type, string area) {
?????? this.temperature = temperature;
?????? this.type = type;
?????? this.area = area;
??? }

??? public int Temperature { get { return temperature; } }
??? public string Type { get { return type; } }
??? public string Area { get { return area; } }
}

注意這個類型的命名雖然為BoiledEventArgs，但是和.Net中的內置類型EventArgs沒有任何聯(lián)系，只是起了這樣一個名字。

2、我們需要依次修改 IObserver接口，Screen類的Update()方法，SubjectBase類，以及Heater類，讓他們可以接收這個EventArgs參數(shù)。出于示范的目的，后面的例子我都將不再使用警報器Alarm類，它的存在僅僅是為了說明多個Observer可以注冊一個Subject，上面我們已經(jīng)示范過了，所以現(xiàn)在我們把它刪掉。

我們先來看下IObserver接口：

public interface IObserver {
??? // 推模式的實現(xiàn)方式，接收一個BoiledEventArgs
??? void Update(BoiledEventArgs e);
}

接口變了，顯示器(Screen)的實現(xiàn)也需要修改：

public class Screen : IObserver {
??? private bool isDisplayedType = false;????? // 標記變量，標示是否已經(jīng)打印過
??? public void Update(BoiledEventArgs e) {

?????? // 打印產(chǎn)地和型號，只打印一次
?????? if (!isDisplayedType) {
?????????? Console.WriteLine("{0} - {1}: ", e.Area, e.Type);
?????????? Console.WriteLine();
?????????? isDisplayedType = true;
?????? }

?????? if (e.Temperature < 100) {??
?????????? Console.WriteLine(
????????????? String.Format("Alarm".PadRight(7) + "：水快燒開了，當前溫度：{0}。", e.Temperature));
?????? } else {
?????????? Console.WriteLine(
????????????? String.Format("Alarm".PadRight(7) + "：水已經(jīng)燒開了！！"));?? ?????????????
?????? }
??? }
}

現(xiàn)在可以看到，在Update()方法中，通過傳遞進來的BoiledEventArgs參數(shù)，我們可以獲得事件進展(溫度)，以及事件觸發(fā)者的信息(產(chǎn)地和型號)了。

接下來我們看這個 BoiledEventArgs是如何傳遞給 Update()方法的，我們看下SubjectBase基類 和 熱水器Heater需要做怎樣的修改：

public abstract class SubjectBase : IObservable {
??? // 其余略...

??? protected virtual void Notify(BoiledEventArgs e) {??? // 通知所有注冊了的Observer
?????? foreach (IObserver observer in container) {
?????????? observer.Update(e);????????? // 調用Observer的Update()方法
?????? }
??? }
}

public class Heater : SubjectBase {
??? // 其余略 ...

??? // 供子類覆蓋，以便子類拒絕被通知，或者添加額外行為
??? protected virtual void OnBoiled(BoiledEventArgs e) {
?????? base.Notify(e);????????? // 調用基類方法，通知Observer
??? }

??? public void BoilWater() {?????? // 燒水
?????? for (int i = 0; i <= 99; i++) {
?????????? temprature = i + 1;
?????????? if (temperature > 97) {????? // 當水快燒開時(溫度>97度)，通知Observer
???????????? BoiledEventArgs e = new BoiledEventArgs(temperature, type, area);
????????????? OnBoiled(e);
?????????? }
?????? }
??? }
}

我們看到，在事件發(fā)生時(水溫>97度)，我們根據(jù)事件進展狀況和熱水器的屬性創(chuàng)建了BoiledEventArgs類型的實例，并且傳遞給了OnBoiled()方法，進而調用了基類的方法，傳遞了該實例。

我們再次對程序進行一下測試：

class Program {
??? static void Main(string[] args) {
?????? Heater heater = new Heater();
?????? Screen screen = new Screen();

?????? heater.Register(screen);???? // 注冊顯示器
?????? heater.BoilWater();???????????? // 燒水
??? }
}

輸出為：
ChinaXi'an - RealFire 001:

Alarm? ：水快燒開了，當前溫度：98。
Alarm? ：水快燒開了，當前溫度：99。
Alarm? ：水已經(jīng)燒開了！！

Observer 中的拉模式

繼續(xù)進行之前，我們在ObserverPattern解決方案下，再創(chuàng)建一個新的Console項目，命名為ConsoleApp3，然后把ConsoleApp2 項目下的文件拷貝過來，把啟動項目設置為ConsoleApp3。

拉模式的意思就是說，Subject(熱水器)在事件發(fā)生時(水溫超過97度)，并非將自身狀態(tài)封裝成對象通過Notify()方法，進而再通過Observer的引用，調用Update()方法傳遞給Observer(顯示器)，而是直接將自身的引用(以基類或者Object的形式)傳遞過去。Observer在Update()方法中，對傳遞進來的引用進行一個向下轉換(Downcast)，轉換成具體的Subject類(比如熱水器)，然后通過這個引用調用Subject實體類(熱水器)的公共屬性獲取狀態(tài)信息(從中把有用數(shù)據(jù)拉出來 :-)。

我們需要再次對IObserver接口的Update()方法修改，相應的修改還要修改SubjectBase基類、Heater類 以及 IObserver接口的實現(xiàn)--顯示器類(Screen)。

public interface IObserver {
??? // 拉模式的Update()方法定義
??? void Update(IObservable sender);
}

注意這里接收一個IObservable類型作為Update()方法的參數(shù)，而IObservable接口本身只包含Regesiter()和Unregister()兩個方法，所以在IObserver的實現(xiàn)中，這里要進行向下轉換，轉換為響應的實體類對象，才能獲得對象的屬性。這里也可以接受一個Object類型參數(shù)。

我們現(xiàn)在看這個接口的實現(xiàn)，顯示器類(Screen)：

public class Screen : IObserver {
??? private bool isDisplayedType = false;

??? public void Update(IObservable obj) {

?????? // 這里存在一個向下轉換(由繼承體系中高級別的類向低級別的類轉換)。
?????? Heater heater = (Heater)obj;

?????? // 打印產(chǎn)地和型號，只打印一次
?????? if (!isDisplayedType) {
?????????? Console.WriteLine("{0} - {1}: ", heater.Area, heater.Type);
?????????? Console.WriteLine();
?????????? isDisplayedType = true;????????????
?????? }

?????? if (heater.Temperature < 100) {???? // 通過熱水器引用heater獲取溫度
?????????? Console.WriteLine(
????????????? String.Format("Alarm".PadRight(7) + "：水快燒開了，當前溫度：{0}。", heater.Temperature));
?????? } else {
?????????? Console.WriteLine(
????????????? String.Format("Alarm".PadRight(7) + "：水已經(jīng)燒開了！！"));?? ?????????????
?????? }
??? }
}

接下來我們再看下 SubjectBase基類，以及熱水器Heater的修改：

public class SubjectBase
??? // 其余略...

??? // 接受一個 IObservable 類型
??? protected virtual void Notify(IObservable obj) {????? // 通知所有注冊了的Observer
?????? foreach (IObserver observer in container) {
?????????? observer.Update(obj);??????? // 調用Observer的Update()方法
?????? }
??? }
}

public class Heater : SubjectBase {
??? // 其余略...

??? // 新添屬性 Temperature
??? public int Temperature { get { return temperature; } }

??? // 供子類覆蓋，以便子類拒絕被通知，或者添加額外行為
??? protected virtual void OnBoiled() {
?????? base.Notify(this);?????????? // <-- 將本身傳遞過去
??? }

??? public void BoilWater() {?????? // 燒水
?????? for (int i = 0; i <= 99; i++) {
?????????? temperature = i+1;
?????????? if (temperature > 97) {???????? // 當水快燒開時(溫度>97度)，通知Observer
????????????? OnBoiled();?????????? // <-- 修改了這里
?????????? }
?????? }
??? }
}

注意，Heater類以前不提供對temperature字段的訪問，而為了能在Observer(顯示器)的Update()方法中的通過引用訪問到temperature，我們需要為Heater類再添加一個 Temperature屬性：

public int Temperature { get { return temperature; } }

而在調用Notify()方法時，我們通過this關鍵字將對熱水器Heater本身的引用傳遞了進去：

base.Notify(this);?????????? // <-- 將本身傳遞過去

我們再來做個測試：

class Program {
??? static void Main(string[] args) {
?????? Heater heater = new Heater();
?????? Screen screen = new Screen();

?????? heater.Register(screen);???? // 注冊顯示器
?????? heater.BoilWater();???????????? // 燒水
??? }
}

輸出為：
ChinaXi'an - RealFire 001:

Alarm? ：水快燒開了，當前溫度：98。
Alarm? ：水快燒開了，當前溫度：99。
Alarm? ：水已經(jīng)燒開了！！

可以看到和前面完全一樣的輸出。

推模式和拉模式 的區(qū)別

那么大家一定想問，使用推模式和拉模式，有什么區(qū)別呢？

• 推模式的好處是 按需供給，想要提供給 Observer端什么數(shù)據(jù)，就將這些數(shù)據(jù)封裝成對象，傳遞給Observer，缺點是需要創(chuàng)建自定義的EventArgs對象。
• 拉模式的好處 則是不需要另外定義對象，直接將自身的引用傳遞進去就可以了。但是缺點是我們可能會需要暴露我們不想暴露的內部成員，比如本例中的temperature。我們期望將它作為類的內部數(shù)據(jù)，僅提供給顯示器。但是使用拉模式，你只得為它再提供一個公共的Temperature訪問器，這樣在程序的其他的地方也可以訪問到了，比如說在Program里。除此以外，我們不期望Screen可以進行燒水BoilWater()這一動作，但是由于它獲得了Heater的引用，而BoilWater()方法又是Public公共的，所以在Update()方法中也具備了對熱水器操作的能力，比如調用 BoilWater() 方法。

.Net 中沒有內置的IObserver和IObservable接口，因為在.Net中，可以通過委托和事件來完成，但是一樣面臨選擇推模式還是拉模式的問題，何時使用哪種策略完全依賴于設計者，你也可以將兩種方式都實現(xiàn)了，比如，將IObserver接口定義成這樣：

// 類似微軟的實現(xiàn)：兩個都用 ...
void Update(Object sender, BoiledEventArgs e);

注意，這里我用得是BoiledEventArgs作為Update()的參數(shù)，這里顯然不夠合適，如果期望這個接口可以為各種Observer服務，而不僅限于燒水這一事件，那么最好定義一個基類 EventArgs，然后對于各種不同的事件，定義不同的EventArgs類，再讓它們去繼承EventArgs。如此，可以得到下面的接口定義：

void Update(Object sender, EventArgs e);

呵呵，看到這里諸君應該都明白了吧，微軟對這個方法原型定義了一個委托，叫做EventHandler：

public delegate void EventHandler(object sender, EventArgs e);

再談下去又繞到委托和事件了，我們回到主題，將本文的內容做個總結吧。

總結

本文我再次使用熱水器的例子實現(xiàn)了Observer設計模式，但這一次我沒有使用委托和事件，而是通過經(jīng)典的GOF方式。我同時還討論了實現(xiàn)Observer模式時Subject向Observer提供數(shù)據(jù)值可以采用的兩種方式--推模式和拉模式。最后，我們對這兩種模式進行了一個簡單的比較，并簡要介紹了.Net Framework中采用的方式。

感謝閱讀，希望這篇文章能給你帶來幫助！

轉載于:https://www.cnblogs.com/GeneralXU/archive/2009/09/09/1563117.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的重温Observer模式--热水器·改(转载)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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