Observer

气象监测应用

气象站：采集、存储气象数据
weatherData：追踪气象站数据并更新显示
显示装置：显示目前天气状况
天气状况显示可以分为多个栏目（布告板）：

• 当前天气状况
• 天气统计
• 天气预报
• 。。。

通过WeatherData 的get（）方法可以获取气象站的测量数据。监测数据发生变化时会通知WeatherData（调用measurementsChanged）。

错误示范

在WeaterData 中更新布告板

void measurementsChanged()
{
	float temp = getTemperature();
	//...
	currentConditionDisplay.update(temp, ...);
	//...
}

行号	功能	说明
3	获取最新的温度值
5	更新当前天气状况的显示	传递天气数据给布告板

问题现象	描述
针对具体实现编程，而非针对接口	更新布告板是通过具体的布告板进行的，而不是针对布告板的抽象
增加或删除布告板时需要修改程序，无法在运行时动态地增加（或删除）要更新显示的布告板	针对实现的代码不支持运行时动态需改。如果是针对接口，增加新增、删除布告板接口，那么可以根据实际的布告板数量进行更新。
没有封装改变的部分	获取气象站数据是固定的，布告板是可变化的部分。

所有的布告板都实现了统一接口update
Wea
WeatherData针对接口更新布告板的前提：

• WeatherData 需要知道有哪些布告板要更新显示：维护一个布告板列表
• WeatherData 能够对布告板列表进行修改：新增、删除
• 所有的布告板更新数据需要一个统一的接口，以便气象数据更新时能够通过统一接口更新显示（针对接口、封装变化）

认识观察者模式

定义

[!quote]
定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个队形改变状态时，它的所有依赖者都会收到通知并更新。

• 一对多关系：Subject 只有一个，Observer 可以有多个。
• Subject 状态改变
• 通知依赖者
• 依赖者收到通知后更新

类图

Subject

Subject接口定义Observer 和 Subject 的交互：订阅、取消订阅，接收通知
Subject 对state（数据）进行管理

Observer

主题依赖于Observer 接口，该接口定义了Subcet 如何 通知 Observer Subject 状态发生了变化以及状态值

Observer 保留它订阅的 Subject，以便它自己可以通过Subject 取消订阅。一个Observer 可以订阅多个 Subject

整合

应用到气象监测应用

气象站的类图

实现

有省略，完整代码见对应代码仓库

subject.h

class Observer;
class Subject
{
public:
    ~Subject() = default;
    void registerObserver(Observer *o)
    {
        m_observers.push_back(o);
    }
    void removeObserver(Observer *o)
    {
        m_observers.remove(o);
    }
    virtual void notifyObservers() = 0;

protected:
    std::list<Observer*> m_observers;
};

行号	功能	说明
6-13	添加、删除
14	通知observers	定义为纯虚函数是因为没有在Subject 中存储数据，并且需要Subject 为抽象类

WeaterData的实现：(被我一起放到了subject里)

subject.h

class WeaterData : public Subject {
public:
    float getTemperature() { return m_temperature; }
    float getHumidity() { return m_humidity; }
    float getPressure() { return m_pressure; }

    void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure)
    {
        m_temperature = temperature;
        m_humidity = humidity;
        m_pressure = pressure;

        measurementsChanged();
    }

    void measurementsChanged()
    {
        notifyObservers();
    }
    void notifyObservers() override;

private:
    float m_temperature = 0;
    float m_humidity = 0;
    float m_pressure = 0;
};

subject.cpp

void WeaterData::notifyObservers()
{
    for(auto o : m_observers)
        o->update(m_temperature, m_humidity, m_pressure);
}

observer.h

class Subject;

class Observer {
public:
    virtual void update(float temperature, float humidity, float pressure) = 0;
};

class DisplayElement {
public:
    virtual void display() = 0;
};

class CurrentConditionsPlay : public Observer, public DisplayElement {
public:
    explicit CurrentConditionsPlay(Subject *subject);
	~CurrentConditionsPlay();
    void update(float temperature, float humidity, float pressure) override
    {
        m_temperature = temperature;
        m_humidity = humidity;
        display();
    }
    void display() override
    {
        std::cout << "current temperature:" << m_temperature
                  << " humidity:" << m_humidity << std::endl;
    }
private:
    float m_temperature = 0;
    float m_humidity = 0;
    Subject *m_subject = nullptr;
};

observer.cpp

CurrentConditionsPlay::CurrentConditionsPlay(Subject *subject)
    : m_subject(subject)
{
    m_subject->registerObserver(this);
}

CurrentConditionsPlay::~CurrentConditionsPlay()
{
    m_subject->removeObserver(this);
}

行号	功能	说明
4	创建对象时就进行订阅
9	对象销毁时取消订阅

测试

main.cpp

    WeaterData *weaterData = new WeaterData();
    auto *current = new CurrentConditionsPlay(weaterData);
    auto *statistics = new StatisticsDisplay(weaterData);

    weaterData->setMeasurements(3.14, 1.24, 11.77);
    weaterData->setMeasurements(4.58, 0.12, 8.93);

    cout << endl;
    delete current;
    weaterData->setMeasurements(1.0, 1.1, 1.2);

    delete statistics;
    delete weaterData;

效果：

current temperature:3.14 humidity:1.24
Avg temperature: 3.14
current temperature:4.58 humidity:0.12
Avg temperature: 3.86

Avg temperature: 2.90667

“推” 或 “拉”

”推“

气象监测应用中WeaterData 检测到数据变换后将气象数据全部推送给布告板。推送的数据包含所有气象监测内容，即使该数据布告板不会显示（不需要），也会接收。

”拉“

观察者种类繁多，需求各不相同。主题可以只发通知，并提供数据获取接口，让观察者在收到更新通知后自主获取需要的数据。

Java 内置的观察者模式

使用java 内置观察者模式实现气象监测应用的类图：

序号	区别	说明
1	主题不再是interface，而是类	在Observable 中实现和Observer相关所有的方法，子类不再管理Observer
2	Observable 中增加了一个setChanged（）	主题增加一个状态属性，用于控制通知的频率。比如气象站数据变化十分频繁 或者 精度太高（0.01°），希望控制通知的间隔时间 或者 满足变化要求（温度变化1°）后再进行通知

实现

subject.h

    void notifyObservers(void *arg);
    void notifyObservers()
    {
        notifyObservers(nullptr);
    }
    void setChanged() {
        m_changed = true;
    }
protected:
    std::list<Observer*> m_observers;
    bool m_changed = false;
};

行号	功能	说明
1	附带额外参数的通知
2-5	不带额外参数的通知	将参数设置为空，然后调用带参数版本
6-8	修改状态为已发生变化
11	变换状态属性定义

subject.cpp

void Observable::notifyObservers(void *arg)
{
    if(m_changed)
    {
        for(auto o : m_observers)
            o->update(this, arg);
        m_changed = false;
    }
}

行号	功能	说明
3	发生状态变化时通知observers
7	还原状态

WeaterData

    void measurementsChanged()  
    {  
        setChanged();  
        std::string msg("hello");  
        notifyObservers((void*)&msg);  
    }

行号	功能	说明
3	先设置状态
5	传递msg

Observer.h

class Observer {  
public:  
    virtual void update(Observable *o, void* arg) = 0;  
};

行号	功能	说明
3	更新状态接口定义	Observable参数用来获取实际的Subject，然后再从Subject提供的接口获取自身需要参数，arg传递额外的参数

Observer.cpp

void CurrentConditionsPlay::update(Observable *o, void *arg)  
{  
    auto weaterData = dynamic_cast<WeaterData*>(o);  
    std::string *msg = static_cast<std::string*>(arg);  
    if(weaterData && msg)  
    {  
        m_temperature = weaterData->getTemperature();  
        m_humidity = weaterData->getHumidity();  
        std::cout << "msg:" << *msg << std::endl;  
        display();  
    }  
}

行号	功能	说明
3	动态类型转换	参数实际类型要求为WeaterData
4	获取额外参数
5-11	通过WeaterDate 接口获取参数

测试

main 代码和前面一致
效果：

msg:hello
current temperature:3.14 humidity:1.24
msg:hello
Avg temperature: 3.14
msg:hello
current temperature:4.58 humidity:0.12
msg:hello
Avg temperature: 3.86

msg:hello
Avg temperature: 2.90667

注

没有使用java 测试，不清楚qt 是否和java 一样。但是代码不要依赖观察者被通知的次序