一、現實應用場景

1. 教師的手機號改變之后要通知給所有學生
2. 如果有一個學生沒有通知到位就會產生遺漏
3. 如何自動完成

二、初步實現

2.1 實現方案1

• 定義學生和教師類
• 教師類設置set和get方法
• 教師的手機號修改后要依次調用所有學生的類重新設置

#include <iostream>class Student
{
private:std::string m_name;std::string m_tPhone;public:Student(const std::string& name){m_name = name;}void setTPhoneNubmer(const std::string& phone){m_tPhone = phone;}void show(){std::cout << "Name: " << m_name << " Teacher's Phone: " << m_tPhone << std::endl;}
};class Teacher
{
private:std::string m_phone;public:Teacher(const std::string& phone){m_phone = phone;}void setPhone(const std::string& phone){m_phone = phone;}std::string getPhone() const {return m_phone;}
};int main()
{Teacher zwz("12345");Student li("LiLei");Student Jie("Jie");Student wcz("wcz");li.setTPhoneNubmer(zwz.getPhone());Jie.setTPhoneNubmer(zwz.getPhone());wcz.setTPhoneNubmer(zwz.getPhone());li.show();Jie.show();wcz.show();//修改zwz.setPhone("67890");li.setTPhoneNubmer(zwz.getPhone());Jie.setTPhoneNubmer(zwz.getPhone());wcz.setTPhoneNubmer(zwz.getPhone());li.show();Jie.show();wcz.show();return 0;
}

2.2 實現方案2

• 學生類中擁有一個教師的實例，該實例由外部傳入
• 只要教師的手機號在外部修改，那個學生類中只需要通過getPhone()函數即可得到教師的手機號
• 實現過程如下

#include <iostream>class Teacher
{
private:std::string m_phone;public:Teacher(const std::string& phone){m_phone = phone;}void setPhone(const std::string& phone){m_phone = phone;}std::string getPhone() const{return m_phone;}
};class Student
{
private:std::string m_name;std::string m_tPhone;const Teacher* m_teacher;public:Student(const std::string& name, const Teacher* teacher){m_name = name;m_teacher = teacher;}void show(){std::cout << "Name: " << m_name << " Teacher's Phone: " << m_teacher->getPhone() << std::endl;}
};int main()
{Teacher zwz("12345");Student li("LiLei", &zwz);Student Jie("Jie", &zwz);Student wcz("wcz", &zwz);li.show();Jie.show();wcz.show();//修改zwz.setPhone("67890");li.show();Jie.show();wcz.show();return 0;
}

• 存在問題
  • 兩個對象間存在緊耦合關系
  • 如果換老師之后，老師的實例還得修改
  • 缺少擴展性與靈活性

三、觀察者模式

3.1 應用場景

• 當對象發生變化，通知給其他對象，需要其他對象做出調整
• 應用程序的可維護性和重用性較高
• 互動關系不能體現成類之間的直接調用，對象之間關系的解耦

3.2 詳解

• 觀察者模式又稱為發布訂閱模式
• 兩個角色： 觀察者和被觀察對象
• 兩者之間存在”觀察“的邏輯關聯
• 當被觀察者發生改變的時候，觀察者就會觀察到這樣的變化，并且做出相應的響應
• 觀察不是直接調用
• 實現觀察者模式有很多形式，比較直觀的一種是注冊-> 通知 -> 撤銷注冊形式。

3.3 實現

1. 步驟1：觀察者將自己注冊到被觀察對象中，被觀察對象將觀察者存放在一個容器中。
2. 步驟2：被觀察者對象發生了某種變化，從容器中得到所有注冊過的觀察者，將變化通知觀察者。
3. 步驟3（可選）：觀察者告訴被觀察者要撤銷觀察，被觀察者從容器中將觀察者去除。

3.4 設計類圖

• ConcreteSubject:
  • 主題對象，被觀察者，對應老師。
  • 他有變化時通知ConcreteObserver類的實例（學生）。學生根據變化自動調用update()做出響應。
  • 內部有一個隊列存儲、移除觀察者
  • 當狀態發生變化時可以調用notifyObservers()通知觀察者
• 將ConcreteSubject與ConcreteObserver類解耦
  • 學生不只可以觀察老師，還可以觀察學院、某個同學等。
  • 兩個類分別向上抽取了被觀察者接口 （Subject）和觀察者接口（Observer）。

四、實現

#include <iostream>
#include <list>class IObserver
{
public:virtual void update(void* o) = 0;
};class ISubject
{
public:virtual void registerObserver(IObserver* obj) = 0;virtual void removeObserver(IObserver* obj) = 0;virtual void notifyObserver() = 0;
};class Teacher: ISubject
{
private:std::string m_phone;std::list<IObserver*> m_subject;public:void setPhone(const std::string& phone){m_phone = phone;notifyObserver();}std::string getPhone() const{return m_phone;}void registerObserver(IObserver* o){m_subject.push_back(o);}void removeObserver(IObserver* o){m_subject.remove(o);}void notifyObserver(){for (auto item : m_subject){item->update((void*)m_phone.c_str());}}
};class Student: public IObserver
{
private:std::string m_name;std::string m_tPhone;public:Student(const std::string& name){m_name = name;}void update(void* o){m_tPhone = reinterpret_cast<char*>(o);}void show(){std::cout << "Name: " << m_name << " Teacher's Phone: " << m_tPhone << std::endl;}
};int main()
{Teacher zwz;Student li("LiLei");Student Jie("Jie");Student wcz("wcz");Student test("test");zwz.registerObserver(&li);zwz.registerObserver(&Jie);zwz.registerObserver(&wcz);std::cout << "\n*******設置教師手機號為12345*******" << std::endl;zwz.setPhone("12345");li.show();Jie.show();wcz.show();zwz.removeObserver(&wcz); //移除對wcz的通知std::cout << "\n*******對教師手機號進行修改為67890*******" << std::endl;//修改zwz.setPhone("67890");li.show();Jie.show();std::cout << "\n*******不會被改變*******" << std::endl;wcz.show();  //不會被改變return 0;
}

• 創建觀察者接口IObserver()，并規定了更新的行為。
• 創建被觀察者接口ISubject()，并規定了添加、移除和通知觀察者的行為。
• 運行結果
  

五、更多

• 這個例子中需要在main函數中手動調用注冊，可以在Observer對象創建時傳入Subject對象，以便自動注冊。
• 詳情請參閱 https://gitee.com/piglittle/design_patterns中的 Head_First_Design_Partterns解決方案下的 observer_pattern項目
• 其詳細的類圖如下