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上位机开发过程中的设计模式体会(2)：观察者模式和Qt信号槽机制

news 来源：原创 2025/6/12 20:42:44

基本信息

观察者模式和Qt信号槽机制都是用于实现对象间通信的设计模式，但它们在实现方式和应用场景上有显著区别。
我的个人理解是：signal/slot绑定会直接将emit signal时的信息send给其他connect的对象，观察者模式是将观察者作为成员变量加入到信息发送者内部，通过notify函数逐一通知对象；

联系

解耦目标
两者都旨在减少对象间的直接依赖，实现松耦合。观察者通过抽象接口解耦，信号槽通过元对象系统（Meta-Object System）解耦。
一对多通信
均支持一个对象（被观察者/信号发送者）通知多个其他对象（观察者/槽函数）。
事件驱动
常用于响应事件（如用户输入、数据变更），触发后续操作。

区别

维度	观察者模式	Qt信号槽
实现方式	基于抽象接口（Observer/Observable），需手动管理观察者列表。	基于元对象系统和`moc`（无需手动管理，通过`QObject`自动处理）。
耦合度	观察者需实现特定接口，与主题接口耦合。	发送者和接收者无需知道对方存在（仅需信号签名匹配）。
线程安全性	需自行处理多线程同步。	支持跨线程通信（通过`Qt::ConnectionType`指定连接方式）。
语法复杂度	需手动注册/注销观察者，代码量较多。	声明信号和槽后，通过`connect`一键绑定，语法简洁。
动态性	运行时动态增减观察者较灵活。	支持动态连接/断开（`connect`/`disconnect`），但依赖Qt框架。
类型安全	依赖接口约定，类型错误可能在运行时暴露。	编译时检查信号和槽的参数类型（需使用`qRegisterMetaType`注册自定义类型）。
适用范围	通用设计模式，可用于任何C++环境。	依赖于Qt框架，非Qt项目无法使用。

关键差异点

框架依赖
- 观察者模式是语言中立的，适用于任何面向对象语言。
- 信号槽是Qt特有的机制，需继承QObject并使用moc预处理。
连接方式
- 观察者模式：显式调用观察者的接口方法（如update()）。
- 信号槽：通过connect将信号与槽关联，事件触发时自动调用。
性能开销
- 观察者模式：直接函数调用，效率高。
- 信号槽：涉及元对象系统查找，轻微性能损失（但通常可忽略）。

代码示例对比

观察者模式

class Observer 
{
public:virtual void update(int data) = 0;
};class Subject
{std::vector<Observer*> observers;
public:void attach(Observer* obs) { observers.push_back(obs); }void notify(int data) {for (auto obs : observers) obs->update(data);}
};

Qt信号槽

class Sender : public QObject
{Q_OBJECT
signals:void dataChanged(int);
};class Receiver : public QObject 
{Q_OBJECT
public slots:void handleData(int data) { /* ... */ }
};// 连接信号与槽
Sender sender;
Receiver receiver;
QObject::connect(&sender, &Sender::dataChanged, &receiver, &Receiver::handleData);