.NET设计模式：观察者模式（Observer Pattern）

概述
　　在软件构建过程中，我们需要为某些对象建立一种“通知依赖关系” ——一个对象（目标对象）的状态发生改变，所有的依赖对象（观察者对象）都将得到通知。如果这样的依赖关系过于紧密，将使软件不能很好地抵御变化。使用面向对象技术，可以将这种依赖关系弱化，并形成一种稳定的依赖关系。从而实现软件体系结构的松耦合。
　　意图
　　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。[GOF 《设计模式》]
　　结构图

图1 Observer模式结构图

　　生活中的例子
　　观察者定义了对象间一对多的关系，当一个对象的状态变化时，所有依赖它的对象都得到通知并且自动地更新。拍卖演示了这种模式。每个投标人都有一个标有数字的牌子用于出价。拍卖师开始拍卖时，他观察是否有牌子举起出价。每次接受一个新的出价都改变了拍卖的当前价格，并且广播给所有的投标人进行新的出价。

.NET设计模式：观察者模式（Observer Pattern）
图2 使用拍卖例子的观察者模式

　　Observer模式解说
　　下面通过一个例子来说明Observer模式。监控某一个公司的股票价格变化，可以有多种方式，通知的对象可以是投资者，或者是发送到移动设备，还有电子邮件等。一开始我们先不考虑Observer模式，通过一步步地重构，最终重构为Observer模式。现在有这样两个类：Microsoft和Investor，如下图所示：

.NET设计模式：观察者模式（Observer Pattern）

图3 UML静态图示例

　　它们的实现如下：

public class Microsoft
{
private Investor _investor;
private String _symbol;
private double _price;
public void Update()
    {
        _investor.SendData(this);
    }
public Investor Investor
    {
get { return _investor; }
set { _investor = value; }
    }
public String Symbol
    {
get { return _symbol; }
set { _symbol = value; }
    }
public double Price
    {
get { return _price; }
set { _price = value; }
    }
}
public class Investor
{
private string _name;
public Investor(string name)
    {
this._name = name;
    }
public void SendData(Microsoft ms)
    {
        Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name, 
ms.Symbol,ms.Price);
    }
}

　　简单的客户端实现：

class Program
{
static void Main(string[] args)
    {
        Investor investor = new Investor("Jom");
        Microsoft ms = new Microsoft();
        ms.Investor = investor;
        ms.Symbol = "Microsoft";
        ms.Price = 120.00;
        ms.Update();
        Console.ReadLine();
    }
}

　　运行后结果如下：

　　Notified Jom of Microsoft's change to ￥120

　　可以看到，这段代码运行并没有问题，也确实实现了我们最初的设想的功能，把Microsoft的股票价格变化通知到了Jom投资者那儿。但是这里面出现了如下几个问题：

　　1．Microsoft和Investor之间形成了一种双向的依赖关系，即Microsoft调用了Investor的方法，而Investor调用了Microsoft类的属性。如果有其中一个类变化，有可能会引起另一个的变化。

　　2．当出现一种的通知对象，比如说是移动设备Mobile：

public class Mobile
{
private string _no;
public Mobile(string No)
    {
this._no = No;
    }
public void SendData(Microsoft ms)
    {
        Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _no, 
ms.Symbol, ms.Price);
    }
}

　　这时候对应的Microsoft的类就应该改变为如下代码，在Microsot类中增加Mobile，同时修改Update()方法使其可以通知到移动设备：

public class Microsoft
{
private Investor _investor;
private Mobile _mobile;
private String _symbol;
private double _price;
public void Update()
    {
        _investor.SendData(this);
        _mobile.SendData(this);
    }
public Mobile Mobile
    {
get { return _mobile; }
set { _mobile = value; }
    }
public Investor Investor
    {
get { return _investor; }
set { _investor = value; }
    } 
public String Symbol
    {
get { return _symbol; }
set { _symbol = value; }
    }
public double Price
    {
get { return _price; }
set { _price = value; }
    }
}

　　显然这样的设计极大的违背了“开放-封闭”原则，这不是我们所想要的，仅仅是新增加了一种通知对象，就需要对原有的Microsoft类进行修改，这样的设计是很糟糕的。对此做进一步的抽象，既然出现了多个通知对象，我们就为这些对象之间抽象出一个接口，用它来取消Microsoft和具体的通知对象之间依赖。

.NET设计模式：观察者模式（Observer Pattern）

图4 静态UML图示例

　　实现代码如下：

public interface IObserver
{
void SendData(Microsoft ms);
}
public class Investor : IObserver
{
private string _name;
public Investor(string name)
    {
this._name = name;
    }
public void SendData(Microsoft ms)
    {
        Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s " + "change to {2:C}", _name,
 ms.Symbol,ms.Price);
    }
}
public class Microsoft
{
private IObserver _investor;
private String _symbol;
private double _price;
public void Update()
    {
        _investor.SendData(this);
    }
public String Symbol
    {
get { return _symbol; }
set { _symbol = value; }
    }
public double Price
    {
get { return _price; }
set { _price = value; }
    }
public IObserver Investor
    {
get { return _investor; }
set { _investor = value; }
    }
}

　　做到这一步，可以看到，我们在降低两者的依赖性上已经迈进了一小步，正在朝着弱依赖性这个方向变化。在Microsoft类中已经不再依赖于具体的Investor，而是依赖于接口IObserver。

　　但同时我们看到，再新出现一个移动设备这样的通知对象，Microsoft类仍然需要改变，对此我们再做如下重构，在Microsoft中维护一个IObserver列表，同时提供相应的维护方法。

.NET设计模式：观察者模式（Observer Pattern）

图5 静态UML示例图

　　Microsoft类的实现代码如下：

public class Microsoft
{
private List<IObserver> observers = new List<IObserver>();
private String _symbol;
private double _price;
public void Update()
    {
foreach (IObserver ob in observers)
        {
            ob.SendData(this);
        }
    }
public void AddObserver(IObserver observer)
    {
        observers.Add(observer);
    }
public void RemoveObserver(IObserver observer)
    {
        observers.Remove(observer);
    }
public String Symbol
    {
get { return _symbol; }
set { _symbol = value; }
    }
public double Price
    {
get { return _price; }
set { _price = value; }
    }
}

　　此时客户端的调用代码：

class Program
{
static void Main(string[] args)
    {
        IObserver investor1 = new Investor("Jom");
        IObserver investor2 = new Investor("TerryLee");
        Microsoft ms = new Microsoft();
        ms.Symbol = "Microsoft";
        ms.Price = 120.00;
        ms.AddObserver(investor1);
        ms.AddObserver(investor2);
        ms.Update();
        Console.ReadLine();
    }
}

　　走到这一步，已经有了Observer模式的影子了，Microsoft类不再依赖于具体的Investor，而是依赖于抽象的IOberver。存在着的一个问题是Investor仍然依赖于具体的公司Microsoft，况且公司还会有很多IBM，Google等，解决这样的问题很简单，只需要再对 Microsoft类做一次抽象。如下图所示：

.NET设计模式：观察者模式（Observer Pattern）

图6 静态UML示例图

　　实现代码如下：

, _name, 
stock.Symbol, stock.Price);
        }
    }
}

　　效果及实现要点
　　1．使用面向对象的抽象，Observer模式使得我们可以独立地改变目标与观察者，从而使二者之间的依赖关系达到松耦合。
　　2．目标发送通知时，无需指定观察者，通知（可以携带通知信息作为参数）会自动传播。观察者自己决定是否需要订阅通知。目标对象对此一无所知。
　　3．在C#中的Event。委托充当了抽象的Observer接口，而提供事件的对象充当了目标对象，委托是比抽象Observer接口更为松耦合的设计。

　　适用性
　　1．当一个抽象模型有两个方面, 其中一个方面依赖于另一方面。将这二者封装在独立的对象中以使它们可以各自独立地改变和复用。
　　2．当对一个对象的改变需要同时改变其它对象, 而不知道具体有多少对象有待改变。
　　3．当一个对象必须通知其它对象，而它又不能假定其它对象是谁。换言之, 你不希望这些对象是紧密耦合的。

　　总结
　　通过Observer模式，把一对多对象之间的通知依赖关系的变得更为松散，大大地提高了程序的可维护性和可扩展性，也很好的符合了开放-封闭原则。