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用Qt/C++玩转观察者模式：一个会聊天的设计模式

news 来源：原创 2025/5/29 18:05:24

用Qt/C++玩转观察者模式：一个会聊天的设计模式

引言：你的代码需要一场高效对话

在软件开发中，你是否遇到过这样的场景？当用户点击登录按钮时，需要同时更新状态栏、刷新用户列表、记录操作日志…就像一群热情的朋友围着你，都在等着听你的最新消息。这时候，观察者模式就是你的最佳传声筒！

一、初识观察者模式：咖啡店的订阅服务

1.1 生活中的观察者

想象一家咖啡店的新品订阅服务：

顾客（观察者）订阅新品通知
咖啡店（被观察者）有新咖啡时自动通知所有订阅者
顾客随时可以取消订阅

这不正是我们代码中需要的解耦之道吗？

1.2 模式结构解析

// 抽象主题（咖啡店）
class Subject {
public:virtual void attach(Observer* observer) = 0;virtual void detach(Observer* observer) = 0;virtual void notify() = 0;
};// 抽象观察者（顾客）
class Observer {
public:virtual void update(const QString& message) = 0;
};

二、Qt版实现：信号与槽的魔法

2.1 传统实现 vs Qt实现

传统方式需要手动维护观察者列表，而Qt的信号槽机制让这一切变得优雅：

传统方式	Qt方式
手动管理观察者列表	自动连接管理
显式调用notify()	信号自动触发
容易内存泄漏	父子对象自动释放

2.2 温度监测系统实战

假设我们要实现一个温度异常报警系统：

// 温度传感器（被观察者）
class TemperatureSensor : public QObject {Q_OBJECT
public:explicit TemperatureSensor(QObject* parent = nullptr) : QObject(parent) {}signals:void temperatureChanged(double temp);public slots:void checkTemperature() {double currentTemp = readHardware();emit temperatureChanged(currentTemp);}
};// 报警器（观察者）
class Alarm : public QObject {Q_OBJECT
public slots:void onTemperatureChanged(double temp) {if(temp > 38.0) {qDebug() << "【警报】温度异常：" << temp << "℃！";}}
};// 使用示例
TemperatureSensor sensor;
Alarm alarm;
QObject::connect(&sensor, &TemperatureSensor::temperatureChanged,&alarm, &Alarm::onTemperatureChanged);// 定时检测
QTimer timer;
timer.callOnTimeout([&sensor]{ sensor.checkTemperature(); });
timer.start(1000);

三、实战应用场景：那些年我们需要的观察时刻

3.1 UI更新三剑客

// 用户登录成功后
void onLoginSuccess() {emit userLoggedIn(userInfo); // 一个信号触发多个更新
}// 多个观察者自动响应：
// 1. 导航栏显示用户头像
// 2. 侧边栏加载用户权限菜单
// 3. 状态栏显示欢迎信息

3.2 配置热更新

当修改配置文件时：

connect(configManager, &ConfigManager::configUpdated,networkManager, &NetworkManager::reloadSettings);
connect(configManager, &ConfigManager::configUpdated,uiManager, &UIManager::applyTheme);

3.3 跨模块通信

订单模块和库存模块的解耦：

// 订单生成时
connect(orderSystem, &OrderSystem::newOrderCreated,inventorySystem, &InventorySystem::updateStock);
connect(orderSystem, &OrderSystem::newOrderCreated,financeSystem, &FinanceSystem::recordTransaction);

四、高级技巧：让你的观察更聪明

4.1 带参数的信号

// 带上下文信息的信号
void dataReceived(const QByteArray& data, const QDateTime& timestamp);// 观察者可以获取完整信息
connect(networkManager, &NetworkManager::dataReceived,dataProcessor, &DataProcessor::handleData);

4.2 连接类型选择

// 自动连接（默认）
Qt::AutoConnection// 队列连接（跨线程）
Qt::QueuedConnection// 阻塞连接（慎用！）
Qt::BlockingQueuedConnection

4.3 连接管理神器

// 安全连接（自动断开）
QMetaObject::Connection conn = connect(...);// 需要时断开
disconnect(conn);// 批量断开
disconnect(sender, nullptr, receiver, nullptr);

五、避坑指南：观察者的礼仪

避免信号风暴：高频信号使用防抖处理

// 使用定时器合并频繁更新
QTimer::singleShot(100, this, [this]{ emit dataUpdated(); });

注意生命周期：使用QPointer管理观察者

QPointer<Observer> weakObserver = observer;
connect(sender, &Sender::signal, weakObserver, [weakObserver]{if(weakObserver) weakObserver->handleUpdate();
});