【设计模式】观察者

观察者模式

1 简介

观察者模式是观察者对象们通过注册到被观察者对象中，从而使被观察者发生变化时能通知到观察者，避免硬编码，使用写死的代码逻辑调用通知，从而实现解耦效果。

2 基本代码逻辑

观察者

class IObserver {
public:virtual ~IObserver() = 0;virtual void update(const Type &type) = 0;
};

被观察者（Subject）

class ISubject {
public:virtual ~ISubject() = 0;virtual void attach(IObserver *observer) = 0;virtual void detach(IObserver *observer) = 0;virtual void notify(const Type &type) = 0;
};

具体实现

class ConcreteObserver : public IObserver {
public:void update(const Type &type) override {// ...}
};

class ConcreteSubject : public ISubject {
private:vector<IObserver*> observers_{};public:void attach(IObserver *observer) override {observers_.emplace_back(observer);}void detach(IObserver *observer) override {observers_.erase(std::remove(observers_.begin(), observers_.end(), observer), observers_.end());}void notify(const Type &type) override {for (auto *observer : observers_) {observer->update(type);}}void setAttr(const Type &type) {// ... procnotify(type);}
};

3 拓展：支持多事件类型的分发

当被观察者（Subject）需要处理 多种不同类型的事件，且每种事件需要独立的观察者列表时，可以通过 事件类型区分 和 泛型接口 实现更灵活的设计。
以下是针对多事件场景的优化方案：

设计思路

1. 事件类型标识
   使用枚举或字符串定义不同的事件类型（如 EventType::Weather、EventType::Temperature）。
2. 分事件管理观察者
   在基类中用 std::map 或 std::unordered_map 维护不同事件对应的观察者列表。
3. 泛型事件数据传递
   通过模板或基类 EventData 封装不同事件的数据（如温度值、天气描述）。
4. 类型安全的观察者接口
   为不同事件类型定义专门的观察者接口，或通过 dynamic_cast 实现运行时类型检查。

1. 定义事件类型与数据基类

#include <iostream>
#include <vector>
#include <unordered_map>
#include <string>
#include <memory>// 事件类型枚举
enum class EventType {WeatherUpdate,   // 天气更新TemperatureChange, // 温度变化// 可扩展更多事件类型...
};// 事件数据基类（泛化数据传递）
class EventData {
public:virtual ~EventData() = default;
};

2. 具体事件数据类（按需扩展）

// 天气事件数据
class WeatherData : public EventData {
public:std::string description;explicit WeatherData(const std::string& desc) : description(desc) {}
};// 温度事件数据
class TemperatureData : public EventData {
public:double value;explicit TemperatureData(double val) : value(val) {}
};

3. 观察者接口（支持多事件类型）

class IObserver {
public:virtual ~IObserver() = default;// 统一处理事件的方法（通过类型区分）virtual void onEvent(EventType type, const EventData& data) = 0;
};

4. 被观察者基类（分事件管理观察者）

class Subject {
private:// 按事件类型存储观察者列表std::unordered_map<EventType, std::vector<IObserver*>> observers_;public:virtual ~Subject() = default;// 注册观察者到特定事件类型void attach(EventType type, IObserver* observer) {observers_[type].push_back(observer);}// 注销观察者void detach(EventType type, IObserver* observer) {auto& list = observers_[type];list.erase(std::remove(list.begin(), list.end(), observer), list.end());}// 通知特定事件类型的观察者void notify(EventType type, const EventData& data) {if (observers_.find(type) == observers_.end()) return;for (auto* observer : observers_[type]) {observer->onEvent(type, data);}}
};

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5. 具体被观察者实现（例如气象站）

class WeatherStation : public Subject {
public:// 触发天气更新事件void setWeather(const std::string& weather) {WeatherData data(weather);notify(EventType::WeatherUpdate, data);}// 触发温度变化事件void setTemperature(double temp) {TemperatureData data(temp);notify(EventType::TemperatureChange, data);}
};

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6. 具体观察者实现（按需订阅事件）

// 天气显示屏（仅关注天气更新）
class WeatherDisplay : public IObserver {
public:void onEvent(EventType type, const EventData& data) override {if (type != EventType::WeatherUpdate) return; // 过滤无关事件const auto& weatherData = dynamic_cast<const WeatherData&>(data);std::cout << "[天气显示屏] 最新天气: " << weatherData.description << std::endl;}
};// 温度报警器（仅关注温度变化）
class TemperatureAlarm : public IObserver {
public:void onEvent(EventType type, const EventData& data) override {if (type != EventType::TemperatureChange) return;const auto& tempData = dynamic_cast<const TemperatureData&>(data);if (tempData.value > 35.0) {std::cout << "[温度报警] 警告！当前温度: " << tempData.value << "°C" << std::endl;}}
};

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7. 客户端使用示例

int main() {WeatherStation station;  // 被观察者WeatherDisplay display;  // 观察者1：订阅天气TemperatureAlarm alarm;  // 观察者2：订阅温度// 注册观察者到特定事件station.attach(EventType::WeatherUpdate, &display);station.attach(EventType::TemperatureChange, &alarm);// 触发事件station.setWeather("晴");      // 通知天气观察者station.setTemperature(28.5);  // 通知温度观察者station.setTemperature(37.0);  // 触发报警return 0;
}

关键优化点

1. 事件类型区分
   通过 EventType 明确划分不同行为，观察者仅处理订阅的事件。
2. 泛化数据传递
   EventData 基类允许传递任意派生类数据，结合 dynamic_cast 确保类型安全。
3. 动态扩展性
   添加新事件只需扩展 EventType 和对应的 EventData 子类，无需修改基类。
4. 精准通知
   每个事件类型独立维护观察者列表，避免无关观察者被调用。

适用场景

• 多事件系统：如游戏引擎（角色移动、攻击、死亡等事件独立通知）。
• 模块化监控：不同模块关注系统的不同状态变化。
• 可配置订阅：允许观察者动态选择关注的事件类型。