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观察者 (Subject/Observer) 模式实现

  以前我曾经实现过观察者模式(signal / slot )。有位朋友不以为然,也把他的实现发给我。这是用纯OO的方式实现的,没有使用模板,不依赖于其它库。应该是仿Java或C#接口。设计得不错,具有以下特点:
  1)当Subject或Observer 销毁时,连接自动断开(注册自动取消),当然,这也是实现该模式的重点。
  2)考虑了以下因素:一个Subject是否允许多个Observer观察?一个Observer是否允许同时观察多个Subject? 由此可分为一对一,一对多,多对多,一般的GUI库中都是后两种情况,但自己写的程序中却第一种情况居多。所以他出于效率,设计了SimpleSubject和SimpleObserver。
  
  不足之处如下:
  1)Observer::update()只能带无类型的参数(好象也没有更好的办法)。
  2)由于C++中没有匿名类,所以使用起来并没有Java中方便。于是我又添加了一个ObserverAdapter。

  使用举例:


class A : 
public Subject
{
        int value;
public:
   void setValue(
int v)
   {
       value 
= v;
       notify(
&value);
   }       
};

class B : 
public Observer
{
public:
   void update(void
* arg)
   {
       printf(
"A changed:%d"*(int*)arg);
   }       
};

void f(A
* a, B* b)
{
    a
->connect(b);
    a
->setValue(1); 
}

使用ObserverAdapter ,则变成了以下情况:
class B 
{
   ObserverAdapter
<B> observerOfA;
public:
   B(A
* a) : observerOfA(this, &B::valueChanged)
   {
       a
->connect(&observerOfA);
   }

   void valueChanged(void
* arg)
   {
       printf(
"A changed:%d"*(int*)arg);
   }       
};


  代码分为两个文件:IObserver.h 和 Observer.h,就贴在下面吧:

IObserver.h  : 接口定义

#pragma once

class ISubject;

class IObserver 
{
public:
    IObserver()  {}
    virtual ~IObserver() {};

    virtual void update(void
*= 0;
    
protected:
    virtual void addSubject(ISubject
* ) = 0;
    virtual void removeSubject(ISubject
* ) = 0

    friend class ISubject;
    
private:
    IObserver(IObserver 
const&);
    IObserver
& operator= (IObserver const&);
};

class ISubject 
{
public:
    ISubject() {}
    virtual ~ISubject() {};

    virtual void connect(IObserver
*= 0;
    virtual void disconnect(IObserver
*= 0;
    virtual bool isConnected(IObserver
*const= 0;
    virtual void notify(void
*= 0;

protected:
    void addObserver(IObserver
* observer);
    void removeObserver(IObserver
* observer);

private:
    ISubject(ISubject 
const&);
    ISubject
& operator= (ISubject const&);
};


Observer.h  : 具体实现

#pragma once

#include 
<cassert>
#include 
<set>

#include 
"IObserver.h"

//-------------------------------------------------------------------

inline void ISubject::addObserver(IObserver
* observer)
{
    observer
->addSubject(this);
}

inline void ISubject::removeObserver(IObserver
* observer)
{
    observer
->removeSubject(this);
}

//-------------------------------------------------------------------

class SimpleSubject : 
public ISubject
{
public:
    SimpleSubject() : m_observer(
0)
    {
    }
    
    ~SimpleSubject()
    {
        
if (m_observer) removeObserver(m_observer);
    }
    
    virtual void connect(IObserver
* observer)
    {
        assert(observer);
        
if (m_observer)
            removeObserver(m_observer);
        addObserver(observer);
        m_observer 
= observer;
    }
    
    virtual void disconnect(IObserver
* observer)
    {
        assert(observer 
&& observer == m_observer);
        removeObserver(m_observer);
        m_observer 
= 0;
    }

    virtual bool isConnected(IObserver
* observer) const
    {
        return observer 
== m_observer;
    }

    virtual void notify(void
* arg)
    {
        
if (m_observer) m_observer->update(arg);
    }
    
private:
    IObserver
*  m_observer;
    
};

//-------------------------------------------------------------------

class Subject : 
public ISubject
{
public:
    Subject() : m_observers()
    {
    }
    
    ~Subject()
    {
        std::
set<IObserver*>::iterator
            it 
= m_observers.begin(),
            e  
= m_observers.end();
        
for (; it != e; ++it)
        {
            removeObserver(
*it);
        }
    }
    
    virtual void connect(IObserver
* observer)
    {
        assert(observer);
        addObserver(observer);
        m_observers.insert(observer);
    }
    
    virtual void disconnect(IObserver
* observer)
    {
        assert(observer);
        removeObserver(observer);
        m_observers.erase(observer);
    }

    virtual bool isConnected(IObserver
* observer) const
    {
        return m_observers.find(observer) !
= m_observers.end();
    }

    virtual void notify(void
* arg)
    {
        std::
set<IObserver*>::iterator
            it 
= m_observers.begin(),
            e  
= m_observers.end();
        
while (it != e)
        {
            (
*it++)->update(arg); // observer can be disconnected in update()
        }
    }
    
private:
    std::
set<IObserver*>  m_observers;
    
};

//-------------------------------------------------------------------

class SimpleObserver  : 
public IObserver
{
public:
    SimpleObserver() : m_subject(
0)
    {
    }
    
    ~SimpleObserver()
    {
        
if (m_subject) m_subject->disconnect(this);
    }

    ISubject
* getSubject() const
    {
        return m_subject;
    }
    
private:
    virtual void addSubject(ISubject
* subject)
    {
        
if (m_subject) m_subject->disconnect(this);
        m_subject 
= subject;
    }

    virtual void removeSubject(ISubject
* subject)
    {
        assert(subject 
== m_subject);
        m_subject 
= 0;
    }

private:
    ISubject
*   m_subject;
};


//-------------------------------------------------------------------

class Observer : 
public IObserver
{
public:
    Observer() : m_subjects()
    {
    }
    
    ~Observer()
    {
        std::
set<ISubject*>::iterator
            it 
= m_subjects.begin(),
            e  
= m_subjects.end();
        
while (it != e)
        {
            (
*it++)->disconnect(this);
        }
    }
    
private:
    virtual void addSubject(ISubject
* subject)
    {
        assert(subject);
        m_subjects.insert(subject);
    }
    
    virtual void removeSubject(ISubject
* subject)
    {
        assert(subject);
        m_subjects.erase(subject);
    }

private:
    std::
set<ISubject*>   m_subjects;
};

//-------------------------------------------------------------------

template 
<class T, class Base = SimpleObserver>
class ObserverAdapter  : 
public Base
{
public:
    ObserverAdapter(T
* t, void (T::*f)(void*))
     : m_obj(t), m_func(f)
    {
    }

    virtual void update(void
* arg)
    {
        (m_obj
->*m_func)(arg);
    }
    
private:
    T
*  m_obj;
    void (T::
*m_func)(void*);
};

//-------------------------------------------------------------------

posted on 2007-09-16 11:30 eXile 阅读(2207) 评论(4)  编辑 收藏 引用

评论

# re: 观察者 (Subject/Observer) 模式实现 2007-09-17 23:40 eXile

发现这种设计还有两个优点:
(1)observer虽然用于解藕很不错,但是在C++中,最大的问题是容易出现悬挂指针,而且出现后不易调试。这个实现在这一方面做得很不错,可以最大限度的防止这类问题的出现。
(2)由于定义了抽象接口,很容易扩充为线程安全的实现  回复  更多评论   

# re: 观察者 (Subject/Observer) 模式实现 2007-09-17 23:48 eXile

至于Observer::update(void*)可以利用ObserverAdapter实现接口强制,再利用 std::tr1::tuple 之类的来弥补类型信息的不足  回复  更多评论   

# re: 观察者 (Subject/Observer) 模式实现 2007-09-26 13:28 xiehp@sohu.com

不知道你的注释
// observer can be disconnected in update()
依据从何而来
我觉得如果concrete observer 重载update()并在里面调用了disconnected时,你的程序一样会崩溃。因为在循环中的Observer 中的std::set<ISubject*> m_subjects;
已经发生了变化,而notify()里面的update循环仍然在继续。。。  回复  更多评论   

# re: 观察者 (Subject/Observer) 模式实现[未登录] 2007-09-26 14:33 eXile

@xiehp@sohu.com
这就是 it++ 和 ++it 的区别  回复  更多评论   


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