C# 设计模式--观察者模式 (Observer Pattern)

🕗 发布于 2024-12-08 04:57 c# 设计模式观察者模式

定义

观察者模式是一种行为设计模式，它定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。观察者模式的核心在于解耦主题（被观察者）和观察者之间的依赖关系。

正确写法

假设我们有一个天气预报系统，当天气变化时，需要通知多个订阅者（如手机应用、网站等）。

using System;
using System.Collections.Generic;

// 被观察者接口
public interface ISubject
{
    void RegisterObserver(IObserver observer);
    void RemoveObserver(IObserver observer);
    void NotifyObservers();
}

// 观察者接口
public interface IObserver
{
    void Update(string weatherInfo);
}

// 具体被观察者
public class WeatherStation : ISubject
{
    private List<IObserver> observers = new List<IObserver>();
    private string weatherInfo;

    public void SetWeatherInfo(string info)
    {
        this.weatherInfo = info;
        NotifyObservers();
    }

    public void RegisterObserver(IObserver observer)
    {
        observers.Add(observer);
    }

    public void RemoveObserver(IObserver observer)
    {
        observers.Remove(observer);
    }

    public void NotifyObservers()
    {
        foreach (var observer in observers)
        {
            observer.Update(weatherInfo);
        }
    }
}

// 具体观察者
public class MobileApp : IObserver
{
    public void Update(string weatherInfo)
    {
        Console.WriteLine($"Mobile App received: {weatherInfo}");
    }
}

public class Website : IObserver
{
    public void Update(string weatherInfo)
    {
        Console.WriteLine($"Website received: {weatherInfo}");
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        WeatherStation weatherStation = new WeatherStation();

        IObserver mobileApp = new MobileApp();
        IObserver website = new Website();

        weatherStation.RegisterObserver(mobileApp);
        weatherStation.RegisterObserver(website);

        weatherStation.SetWeatherInfo("Sunny and warm");

        weatherStation.RemoveObserver(mobileApp);

        weatherStation.SetWeatherInfo("Cloudy with a chance of rain");
    }
}

类图：

解释

被观察者接口 (ISubject)：定义了注册、移除和通知观察者的方法。
观察者接口 (IObserver)：定义了更新方法，当被观察者状态改变时，观察者会收到通知。
具体被观察者 (WeatherStation)：实现了 ISubject 接口，管理观察者的注册、移除和通知。
具体观察者 (MobileApp 和 Website)：实现了 IObserver 接口，接收被观察者的通知并进行相应的处理。
客户端代码 (Program)：创建了 WeatherStation 实例，并注册了 MobileApp 和 Website 作为观察者。通过调用 SetWeatherInfo 方法改变天气信息，触发观察者的更新方法。之后移除 MobileApp 观察者，并再次改变天气信息，验证观察者机制。

用途

解耦主题和观察者：观察者模式使得主题和观察者之间的依赖关系变得松散，主题不需要知道观察者的具体实现。
动态注册和注销：观察者可以动态地注册和注销，使得系统更加灵活。
事件驱动：适用于事件驱动的系统，当某个事件发生时，可以通知多个观察者进行相应的处理。

优点

解耦：主题和观察者之间的依赖关系被解耦，使得代码更加灵活和可维护。
扩展性：增加新的观察者时，不需要修改主题的代码，符合开闭原则。
动态性：观察者可以动态地注册和注销，使得系统更加灵活。

缺点

性能问题：如果观察者数量较多，通知所有观察者可能会导致性能问题。
内存泄漏：如果观察者没有正确注销，可能会导致内存泄漏。
调试困难：由于观察者模式涉及多个对象之间的交互，调试时可能会比较困难。

适用场景

事件驱动系统：当需要在某个事件发生时通知多个对象时。
解耦对象：当需要解耦主题和观察者之间的依赖关系时。
动态注册和注销：当观察者需要动态地注册和注销时。
实际开发中的应用

1. 消息通知系统

假设我们正在开发一个消息通知系统，当用户发布新消息时，需要通知多个订阅者（如邮件、短信、推送通知等）。

using System;
using System.Collections.Generic;

// 被观察者接口
public interface IMessagePublisher
{
    void RegisterSubscriber(IMessageSubscriber subscriber);
    void UnregisterSubscriber(IMessageSubscriber subscriber);
    void NotifySubscribers(string message);
}

// 观察者接口
public interface IMessageSubscriber
{
    void OnMessageReceived(string message);
}

// 具体被观察者
public class MessagePublisher : IMessagePublisher
{
    private List<IMessageSubscriber> subscribers = new List<IMessageSubscriber>();

    public void PublishMessage(string message)
    {
        NotifySubscribers(message);
    }

    public void RegisterSubscriber(IMessageSubscriber subscriber)
    {
        subscribers.Add(subscriber);
    }

    public void UnregisterSubscriber(IMessageSubscriber subscriber)
    {
        subscribers.Remove(subscriber);
    }

    public void NotifySubscribers(string message)
    {
        foreach (var subscriber in subscribers)
        {
            subscriber.OnMessageReceived(message);
        }
    }
}

// 具体观察者
public class EmailSubscriber : IMessageSubscriber
{
    public void OnMessageReceived(string message)
    {
        Console.WriteLine($"Email received: {message}");
    }
}

public class SMS Subscriber : IMessageSubscriber
{
    public void OnMessageReceived(string message)
    {
        Console.WriteLine($"SMS received: {message}");
    }
}

public class PushNotificationSubscriber : IMessageSubscriber
{
    public void OnMessageReceived(string message)
    {
        Console.WriteLine($"Push notification received: {message}");
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        MessagePublisher publisher = new MessagePublisher();

        IMessageSubscriber emailSubscriber = new EmailSubscriber();
        IMessageSubscriber smsSubscriber = new SMS Subscriber();
        IMessageSubscriber pushNotificationSubscriber = new PushNotificationSubscriber();

        publisher.RegisterSubscriber(emailSubscriber);
        publisher.RegisterSubscriber(smsSubscriber);
        publisher.RegisterSubscriber(pushNotificationSubscriber);

        publisher.PublishMessage("New message: Hello, world!");

        publisher.UnregisterSubscriber(emailSubscriber);

        publisher.PublishMessage("Another message: Goodbye, world!");
    }
}

2. 股票市场监控

假设我们正在开发一个股票市场监控系统，当股票价格发生变化时，需要通知多个订阅者（如投资者、分析师等）。


```csharp
using System;
using System.Collections.Generic;

// 被观察者接口
public interface IStockMarket
{
    void RegisterInvestor(IInvestor investor);
    void UnregisterInvestor(IInvestor investor);
    void NotifyInvestors(string stockInfo);
}

// 观察者接口
public interface IInvestor
{
    void OnStockPriceChange(string stockInfo);
}

// 具体被观察者
public class StockMarket : IStockMarket
{
    private List<IInvestor> investors = new List<IInvestor>();

    public void UpdateStockPrice(string stockInfo)
    {
        NotifyInvestors(stockInfo);
    }

    public void RegisterInvestor(IInvestor investor)
    {
        investors.Add(investor);
    }

    public void UnregisterInvestor(IInvestor investor)
    {
        investors.Remove(investor);
    }

    public void NotifyInvestors(string stockInfo)
    {
        foreach (var investor in investors)
        {
            investor.OnStockPriceChange(stockInfo);
        }
    }
}

// 具体观察者
public class IndividualInvestor : IInvestor
{
    public void OnStockPriceChange(string stockInfo)
    {
        Console.WriteLine($"Individual Investor received: {stockInfo}");
    }
}

public class InstitutionalInvestor : IInvestor
{
    public void OnStockPriceChange(string stockInfo)
    {
        Console.WriteLine($"Institutional Investor received: {stockInfo}");
    }
}

public class Analyst : IInvestor
{
    public void OnStockPriceChange(string stockInfo)
    {
        Console.WriteLine($"Analyst received: {stockInfo}");
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        StockMarket market = new StockMarket();

        IInvestor individualInvestor = new IndividualInvestor();
        IInvestor institutionalInvestor = new InstitutionalInvestor();
        IInvestor analyst = new Analyst();

        market.RegisterInvestor(individualInvestor);
        market.RegisterInvestor(institutionalInvestor);
        market.RegisterInvestor(analyst);

        market.UpdateStockPrice("Apple stock price increased by 5%");

        market.UnregisterInvestor(individualInvestor);

        market.UpdateStockPrice("Google stock price decreased by 2%");
    }
}

总结

观察者模式通过定义对象之间的一对多依赖关系，使得当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。虽然它可能会带来一些性能和调试上的问题，但在需要解耦主题和观察者、支持动态注册和注销的场景中，观察者模式能够显著提高代码的可维护性和扩展性。

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_15355867/article/details/144190448

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解释

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缺点

适用场景

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2. 股票市场监控

总结

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