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观察者模式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（称为"主题"或"可观察对象"）的状态发生改变时，所有依赖它的对象（称为"观察者"）都会自动收到通知并更新。

主要组成部分

1. Subject (主题/可观察对象)

   • 维护一个观察者列表

   • 提供添加和删除观察者的方法

   • 提供通知观察者的方法

2. Observer (观察者)

   • 定义一个更新接口，用于在主题状态改变时接收通知

3. ConcreteSubject (具体主题)

   • 存储对观察者有意义的状态

   • 当状态改变时，向观察者发送通知

4. ConcreteObserver (具体观察者)

   • 维护一个对具体主题对象的引用

   • 实现观察者更新接口，使自身状态与主题状态保持一致

5. 代码

   #include <iostream>
   #include <vector>
   #include <algorithm>
   #include <memory>// 前向声明
   class Observer;// 主题接口
   class Subject {
   public:virtual ~Subject() = default;virtual void registerObserver(Observer* o) = 0;virtual void removeObserver(Observer* o) = 0;virtual void notifyObservers() = 0;
   };// 观察者接口
   class Observer {
   public:virtual ~Observer() = default;virtual void update(float temp, float humidity, float pressure) = 0;
   };// 具体主题 - 气象数据
   class WeatherData : public Subject {
   public:void registerObserver(Observer* o) override {observers.push_back(o);}void removeObserver(Observer* o) override {observers.erase(std::remove(observers.begin(), observers.end(), o),observers.end());}void notifyObservers() override {for (auto* observer : observers) {observer->update(temperature, humidity, pressure);}}void measurementsChanged() {notifyObservers();}void setMeasurements(float temp, float humidity, float pressure) {this->temperature = temp;this->humidity = humidity;this->pressure = pressure;measurementsChanged();}private:std::vector<Observer*> observers;float temperature = 0.0f;float humidity = 0.0f;float pressure = 0.0f;
   };// 具体观察者 - 当前状况显示
   class CurrentConditionsDisplay : public Observer {
   public:explicit CurrentConditionsDisplay(Subject* weatherData) : weatherData(weatherData) {weatherData->registerObserver(this);}~CurrentConditionsDisplay() {weatherData->removeObserver(this);}void update(float temp, float humidity, float pressure) override {this->temperature = temp;this->humidity = humidity;display();}void display() const {std::cout << "Current conditions: " << temperature << "°C and " << humidity << "% humidity\n";}private:Subject* weatherData;float temperature = 0.0f;float humidity = 0.0f;
   };// 使用示例
   int main() {WeatherData weatherData;CurrentConditionsDisplay currentDisplay(&weatherData);weatherData.setMeasurements(25, 65, 1013);weatherData.setMeasurements(26, 70, 1012);return 0;
   }

6. uml结构图

 

优点

1. 松耦合：主题和观察者之间是松耦合的，主题不需要知道观察者的具体类。

2. 动态关系：可以在运行时动态添加或删除观察者。

3. 广播通信：主题可以一次通知多个观察者。

缺点

1. 意外更新：由于观察者不知道其他观察者的存在，可能导致意外的更新。

2. 性能问题：如果有大量观察者，通知所有观察者可能会花费较长时间。

应用场景

1. 当一个对象的改变需要同时改变其他对象，而不知道具体有多少对象需要改变时。

2. 当一个对象需要通知其他对象，但又不希望与这些对象形成紧耦合时。

3. GUI事件处理、发布-订阅系统、MVC架构等。

变体

1. 推模型：主题将详细的变化数据推送给观察者（如上面的示例）。

2. 拉模型：主题只通知观察者状态已改变，观察者根据需要从主题拉取数据。

观察者模式是许多软件系统中事件处理的基础，理解它对于设计灵活、可扩展的系统非常重要。