Golang設計模式（四）：觀察者模式

觀察者模式

什么是觀察者

觀察者模式(Observer Pattern)：定義對象之間的一種一對多依賴關系，使得每當一個對象狀態發生改變時，其相關依賴對象皆得到通知并被自動更新。觀察者模式的別名包括發布-訂閱（Publish/Subscribe）模式、模型-視圖（Model/View）模式、源-監聽器（Source/Listener）模式或從屬者（Dependents）模式。觀察者模式是一種對象行為型模式。

結構

**Subject（主題）：**保持一個觀察者列表，提供添加、刪除和通知觀察者的方法。
**Observer（觀察者）：**定義一個更新接口，使得在主題狀態變化時得到通知。
Concrete Subject（具體主題）：實現Subject接口，存儲狀態，當狀態發生改變時，通知所有觀察者。
Concrete Observer（具體觀察者）：實現Observer接口，根據主題更新來更新自己的狀態。

基本流程

注冊觀察者：觀察者向主題注冊自己。
狀態變更：主題的狀態發生變化。
通知觀察者：主題通過調用注冊的觀察者的方法來通知它們狀態已變化。
更新觀察者：觀察者接收到通知后更新自己的狀態。

優點

解耦：觀察者模式能夠將主題和觀察者解耦，它們之間不需要知道對方的存在。
可擴展性：新增觀察者時，不需要修改主題的代碼，符合開閉原則。
動態交互：可以實現動態的交互，主題可以在運行時添加或刪除觀察者。

缺點

循環引用：如果不當使用，可能會導致循環引用，增加內存管理的難度。
性能問題：當觀察者較多時，通知所有觀察者可能會造成性能問題。
順序不確定：觀察者接收通知的順序是不確定的，可能會導致不可預知的副作用。

使用場景

觀察者模式通常用于構建松耦合的系統，其中一個對象（稱為主題或發布者）可以通知多個其他對象（稱為觀察者或訂閱者）關于狀態的變化。

在線購物平臺訂單管理：
- 主題（Subject）：訂單系統，負責在訂單狀態更新時（如確認、發貨、收貨）廣播變更事件。
- 觀察者（Observers）：包括支付模塊、庫存管理、物流跟蹤等，它們監聽訂單狀態更新并執行相應操作。
圖形用戶界面（GUI）同步：
- 主題（Subject）：文檔管理系統，監控文檔內容的更改并觸發更新事件。
- 觀察者（Observers）：界面組件如文本框、滾動條、狀態欄等，它們接收更新事件并刷新顯示。
模型-視圖-控制器（MVC）架構：
- 主題（Subject）：數據模型，實時更新數據狀態并通知視圖與控制器。
- 觀察者（Observers）：視圖界面和控制器邏輯，訂閱數據變更，視圖更新顯示，控制器響應用戶交互。
社交媒體內容更新：
- 主題（Subject）：用戶發布系統，當用戶發布新推文或狀態時觸發通知。
- 觀察者（Observers）：粉絲和關注者，他們接收到新內容的通知并更新自己的信息流。
股票交易實時系統：
- 主題（Subject）：股票行情中心，實時監控并發布股票價格的變動。
- 觀察者（Observers）：交易平臺界面、分析工具、自動交易腳本等，它們根據行情變化進行決策和操作。
動態配置更新系統：
- 主題（Subject）：配置服務器，負責維護應用配置并在配置更新時發送通知。
- 觀察者（Observers）：應用服務和組件，它們監聽配置變更并實時調整自身設置。

注意事項

避免循環引用：確保主題和觀察者之間不會產生循環引用。
管理生命周期：合理管理主題和觀察者的生命周期，避免內存泄漏。
線程安全：在多線程環境中使用觀察者模式時，需要考慮線程安全問題

代碼案例

package designpatternimport ("fmt""sync"
)// Observer 觀察者接口
type Observer interface {Update() // Update方法用于接收主題狀態變化的通知
}// ConcreteObserver 具體觀察者
type ConcreteObserver struct {name string
}func (c *ConcreteObserver) Update() {fmt.Printf("%s is notified.\n", c.name) // 具體觀察者接收到通知后的具體處理邏輯
}// Subject 主題接口
type Subject interface {RegisterObserver(observer Observer)    // 注冊觀察者DeregisterObserver(observer Observer)  // 注銷觀察者NotifyObservers()                      // 通知所有觀察者
}// ConcreteSubject 具體主題
type ConcreteSubject struct {observers []Observer // 觀察者列表state     int        // 主題狀態mu        sync.Mutex // 互斥鎖，用于保護并發訪問
}// NewConcreteSubject 創建具體主題實例
func NewConcreteSubject() *ConcreteSubject {return &ConcreteSubject{observers: make([]Observer, 0),mu:        sync.Mutex{}, // 初始化互斥鎖}
}func (cs *ConcreteSubject) RegisterObserver(observer Observer) {cs.mu.Lock()defer cs.mu.Unlock()cs.observers = append(cs.observers, observer) // 注冊觀察者到列表中
}func (cs *ConcreteSubject) DeregisterObserver(observer Observer) {cs.mu.Lock()defer cs.mu.Unlock()for i, ob := range cs.observers {if ob == observer {cs.observers = append(cs.observers[:i], cs.observers[i+1:]...) // 從觀察者列表中注銷觀察者break}}
}func (cs *ConcreteSubject) NotifyObservers() {cs.mu.Lock()defer cs.mu.Unlock()for _, ob := range cs.observers {ob.Update() // 通知所有觀察者主題狀態變化}
}func (cs *ConcreteSubject) SetState(state int) {cs.mu.Lock()defer cs.mu.Unlock()cs.state = state // 設置主題狀態cs.NotifyObservers() // 通知所有觀察者主題狀態變化
}func main() {// 在 main 函數中演示了具體的使用方法，創建具體主題實例，注冊觀察者，并設置主題狀態，觸發通知subject := NewConcreteSubject()ob1 := &ConcreteObserver{"ob1"}ob2 := &ConcreteObserver{"ob2"}subject.RegisterObserver(ob1)subject.RegisterObserver(ob2)subject.SetState(1)
}

模擬一個新聞發布網站

package mainimport ("fmt""sync"
)// 新聞類型
type NewsType intconst (Business NewsType = iotaTechnologySportsWorldEntertainment
)// 觀察者接口
type Observer interface {Update(News)
}// 具體觀察者結構體
type Subscriber struct {Name       stringInterests  map[NewsType]boolRegister   chan NewsTypeUnregister chan NewsType
}func NewSubscriber(name string) *Subscriber {return &Subscriber{Name:       name,Interests:  make(map[NewsType]bool),Register:   make(chan NewsType),Unregister: make(chan NewsType),}
}func (s *Subscriber) Update(news News) {if _, ok := s.Interests[news.Type]; ok {fmt.Printf("%s received news: %s\n", s.Name, news.Headline)}
}func (s *Subscriber) RegisterInterest(interest NewsType) {s.Register <- interests.Interests[interest] = true
}func (s *Subscriber) UnregisterInterest(interest NewsType) {s.Unregister <- interestdelete(s.Interests, interest)
}// 主題接口
type Subject interface {Attach(Observer)Detach(Observer)Notify(string)
}// 具體主題結構體
type NewsAgency struct {observers map[Observer]boolnews       chan Newsmu         sync.Mutex
}func NewNewsAgency() *NewsAgency {return &NewsAgency{observers: make(map[Observer]bool),news:      make(chan News),}
}func (a *NewsAgency) Attach(observer Observer) {a.mu.Lock()defer a.mu.Unlock()a.observers[observer] = true
}func (a *NewsAgency) Detach(observer Observer) {a.mu.Lock()defer a.mu.Unlock()delete(a.observers, observer)
}func (a *NewsAgency) Notify(headline string) {for observer, _ := range a.observers {news := News{Headline: headline}go observer.Update(news)}
}// 新聞結構體
type News struct {Headline stringType     NewsType
}func main() {// 創建新聞機構agency := NewNewsAgency()// 創建訂閱者alice := NewSubscriber("Alice")bob := NewSubscriber("Bob")// 訂閱興趣alice.RegisterInterest(Business)alice.RegisterInterest(World)bob.RegisterInterest(Technology)bob.RegisterInterest(Entertainment)// 將訂閱者作為觀察者注冊到新聞機構agency.Attach(alice)agency.Attach(bob)// 新聞發布agency.Notify("Big Corp acquired Small Tech for $1B")// 訂閱者取消訂閱bob.UnregisterInterest(Entertainment)// 再次新聞發布agency.Notify("New breakthrough in AI technology")
}