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观察者模式(C++)

news 2025/8/15 5:58:05

观察者模式（Observer Pattern）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（被观察者）的状态发生变化时，所有依赖它的对象（观察者）会自动收到通知并更新。

这种模式的核心是解耦被观察者和观察者，让它们可以独立变化而互不影响。

核心角色

Subject（被观察者/主题）：
- 维护一个观察者列表
- 提供添加、移除观察者的方法
- 提供通知所有观察者的方法
Observer（观察者）：
- 定义接收通知的接口
- 当收到被观察者通知时执行相应操作
ConcreteSubject（具体被观察者）：
- 实现被观察者接口
- 维护自身状态，状态变化时通知观察者
ConcreteObserver（具体观察者）：
- 实现观察者接口
- 定义收到通知后的具体处理逻辑

C++实现示例

以下是一个简单的气象站示例，气象站（被观察者）会将温度变化通知给多个显示器（观察者）：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>// 前向声明
class Subject;// 观察者接口
class Observer {
public:virtual ~Observer() = default;virtual void update(float temperature) = 0; // 接收温度更新
};// 被观察者接口
class Subject {
public:virtual ~Subject() = default;virtual void registerObserver(Observer* observer) = 0;  // 注册观察者virtual void removeObserver(Observer* observer) = 0;    // 移除观察者virtual void notifyObservers() = 0;                     // 通知所有观察者
};// 具体被观察者：气象站
class WeatherStation : public Subject {
private:std::vector<Observer*> observers;  // 观察者列表float temperature;                 // 温度状态public:void registerObserver(Observer* observer) override {observers.push_back(observer);}void removeObserver(Observer* observer) override {// 查找并移除观察者for (auto it = observers.begin(); it != observers.end(); ++it) {if (*it == observer) {observers.erase(it);break;}}}void notifyObservers() override {// 通知所有观察者for (auto observer : observers) {observer->update(temperature);}}// 温度变化时调用，触发通知void setTemperature(float temp) {temperature = temp;std::cout << "气象站：温度更新为 " << temperature << "℃" << std::endl;notifyObservers();  // 通知所有观察者}
};// 具体观察者：手机显示器
class PhoneDisplay : public Observer {
private:std::string name;float currentTemp;public:PhoneDisplay(const std::string& n) : name(n), currentTemp(0) {}void update(float temperature) override {currentTemp = temperature;display();}void display() {std::cout << name << " 手机显示：当前温度 " << currentTemp << "℃" << std::endl;}
};// 具体观察者：电脑显示器
class ComputerDisplay : public Observer {
private:float currentTemp;public:ComputerDisplay() : currentTemp(0) {}void update(float temperature) override {currentTemp = temperature;display();}void display() {std::cout << "电脑显示：当前温度 " << currentTemp << "℃，" << (currentTemp > 30 ? "天气炎热" : "温度适宜") << std::endl;}
};int main() {// 创建被观察者（气象站）WeatherStation weatherStation;// 创建观察者（显示器）PhoneDisplay phone1("小明的手机");PhoneDisplay phone2("小红的手机");ComputerDisplay computer;// 注册观察者weatherStation.registerObserver(&phone1);weatherStation.registerObserver(&phone2);weatherStation.registerObserver(&computer);// 温度变化，自动通知所有观察者std::cout << "----- 第一次温度变化 -----" << std::endl;weatherStation.setTemperature(25.5f);std::cout << "\n----- 移除小红的手机 -----" << std::endl;weatherStation.removeObserver(&phone2);std::cout << "\n----- 第二次温度变化 -----" << std::endl;weatherStation.setTemperature(32.0f);return 0;
}