范振鈞，鞏小東，王增強

(通化師范學院 計算機學院，吉林 通化134002)

1 Observer模式簡介

設計模式就是對象(類 )的集合，它具有解決某一類特定問題的功能，而且是解決這類問題的最優(yōu)方案[1].應用設計模式可以使軟件具備良好的可靠性、可擴展性、可復用性和可維護性.

1.1 觀察者模式定義

觀察者模式是設計模式中的經典模式，它定義了對象間的一對多依賴關系.當一方的對象改變狀態(tài)時，所有的依賴者都會被通知并自動被更新[2].在觀察者模式中，被依賴的一方叫做目標或主題(Subject)，依賴方叫做觀察者(Observers).觀察者模式可以讓多個觀察者同時監(jiān)聽同一個主題，當主題對象發(fā)生變化時，通知所有觀察者，使各個觀察者能作出相應的響應.主題和觀察者之間是松耦合，主題可隨時增加或減少觀察者而自身不受影響.觀察者根據主題狀態(tài)的改變，對自身的行為和數據做相應的變化，這種變化對主題沒有任何影響.使用觀察者模式主要目的就是減少組件間耦合度，減少對象之間的依賴關系.

1.2 觀察者模式主要操作

在Observer 模式中有3 種基本的操作， 即注冊、通知和注銷.

(1)注冊.觀察者類調用主題的注冊方法，在主題類中登記.

(2)通知.當主題的數據變化時，主題向注冊的觀察者發(fā)送消息.

(3)注銷.當觀察者不需要繼續(xù)觀察主題，執(zhí)行主題類的注銷操作，解除了對主題的觀察.

2 觀察者模式的通用實現方法

2.1 傳統(tǒng)實現方法

傳統(tǒng)方法一般都采用接口的方法.抽象觀察者類提供了與主題中的數據變化相適應的更新方法，所有觀察者類都要實現這個接口，用來實現觀察者自身行為或外觀的變化.主題接口提供了注冊、注銷以及通知操作等三個抽象方法，充當主題的類必須實現這三個方法.傳統(tǒng)的觀察者實現代碼如下：

Public interface iRaditionalObserver // 觀察者接口

{void ChangeUpdate(object anobject) //觀察者更新方法 }

//主題接口

Public Interface Subject

{ void Logon(RaditionalObserver anObserver);//注冊}

void logout(IRationalObserver anObserver);//注銷 }

//觀察者實例

public class Observer:iRaditionalObserver

{ public void ChangeUpdate (object anObject)

{ //觀察者接口中的更新方法， 實現自身外觀或行為的改變 } }

//主題實例

public class RaditionalSubject:Subject

protected Hashtable observerContainer= new Hashtable( ) ;//在主題類中有個列表，作為觀察者的容器來存放觀察者

public void logon( RaditionalObserver anObserver)

{ observerContainer.Add(RaditionalObserver anObserver) //注冊 }

public void logout( RaditionalObserver anObserver)

{ observerContainer.Remove(anObserver) //注銷 }

public void Notify(Object anObject)

{ foreach(RaditionalObserver anObserver in ObserverContainer)

{ anObserver.Notify(anObject) ;//觀察者鏈表的循環(huán)訪問通知.}

2.2 傳統(tǒng)實現方法的分析

在上述觀察者模式實現方法中，抽象出觀察者接口后，目標和觀察者就只是在抽象層面上耦合，也就是說目標只是知道觀察者接口，并不知道具體的觀察者的類，從而實現目標類和具體的觀察者類之間解耦，完成了觀察者模式的主要功能.

具體主題類RaditonalSubject中包含了一個私有的哈希對象obserContainer，它是一個保存觀察者對象的容器.主題類中通過logon方法將觀察者加入到哈希表中實現注冊操作，通過logout方法撤銷觀察者和主體的聯系，實現注銷操作，當主題的狀態(tài)變化時，通過Notify方法遍歷哈希表中的所有觀察者，通知其數據的改變，實現通知操作.在傳統(tǒng)方法中存在著如下缺點：

(1)主題類要保存觀察者的列表，從而實現注冊、注銷等服務，所以觀察者和觀察者之間還存在著間接的依賴關系.

(2) 如果一個被觀察者對象有很多的觀察者的話，通知會花費很多時間.因為存在著觀察者的列表，存在著列表的循環(huán)遍歷，通知的效率取決于列表的規(guī)模，當觀察者的數目很大時，容易形成擁塞.

3 在.net程序中使用委托與事件機制實現觀察者模式

為了在Observer 模式中實現進一步的低耦合，可以利用．net提供的委托和事件技術實現Observer 模式[3].

3.1 委托

委托是一個類，它定義了方法的類型，使得可以將方法當作另一個方法的參數來進行傳遞，這種將方法動態(tài)地賦給參數的做法，可以避免在程序中大量使用選擇語句，使程序具有更好的可擴展性.委托可以不知道自己封裝方法所屬類的詳細信息，只要調用委托的方法的參數類型和返回類型與委托的相匹配，該方法就可以被調用.我們可以充分利用委托的這一重要屬性，結合事件機制實現觀察者模式，進一步地降低對象間的耦合性，將靜態(tài)的組合關系變?yōu)檫\行時的動態(tài)組合關系.

委托的另一個重要的屬性是多播.通過多播屬性可以實現觀察者的注冊和注銷.

3.2 事件

在.net平臺中，事件就是對委托的進一步封裝，事件是當對象發(fā)生某些變化時，用于向該類的客戶提供通知的一種結構.事件基于委托，為委托提供一種發(fā)布訂閱機制[4]，事件可以簡單地分成兩個部分，事件發(fā)生的類和事件接收處理的類.事件發(fā)生的類就是在這個類中觸發(fā)了一個事件，但這個類并不知道哪個對象或方法將會收到并處理它觸發(fā)的事件，觸發(fā)事件時調用的處理程序方法需要定義，其參數由委托類型來定義.事件發(fā)生的類就可以看做主題，事件接收處理的類作為觀察者.發(fā)送方和接收方之間可以通過委托作為媒介，來完成事件的處理.

3.3 使用委托與事件機制實現觀察者模式

(1)實現方案.①主題類的設計.在主題類中建立一個代理， 將更新函數的簽名傳遞給這個代理，然后在主題類中用這個代理聲明一個事件，定義事件觸發(fā)機制.②觀察者類的設計.觀察者類需要提供一個更新函數，確保該更新函數的簽名和代理的簽名一致.③注冊和注銷操作.在程序運行時，觀察者類通過+=操作將更新函數注冊到主題類中，當觀察者不需要觀察主題對象時，可以從委托中刪除方法調用實現注銷操作.

(2)具體實現例子.通過一個簡單的實例來說明.net下觀察者模式的實現過程.在一個股票推薦的網站中，當注冊的投資者所投資的股票價格在股票市場發(fā)生變化時，投資者可以自動得到通知.

//聲明委托作為事件與觀察者的中介

Public delegate void delegateUpdate(double price)

//定義主題類

class Stock

{ Public event delegateUpdate handlerPriceChange; //引入事件，使用委托作為事件代理

Protected double price; //股票價格

Public double Price // Properties

{set //寫屬性

{price=value;

if(handlerPriceChange!=null)//事件引發(fā)，通過委托發(fā)給觀察者

delegateUpdate(value);

}

}

class Investor//觀察者角色

{public void Update(double price)//和委托的簽名必須相同

{Console.WriteLine("Price is changed {0}"，price);}

|

主程序：

Stock ibm=new stock()；//主題類實例

Investor s=new Investor();//觀察者實例

Ibm.HandlerPriceChange+=s.Update; //注冊觀察者s

ibm.HandlrPriceChange+=b.Update; //注冊觀察者b

//Change price，which notifies investors

ibm.Price=121.00;//主題類觸發(fā)事件，自動通知所有注冊的觀察者

Ibm.HandlerPriceChange-=s.Update; //注銷s

Ibm.HandlrPriceChange-=b.Update; //注銷b

3.4 net平臺下對觀察者模式的改進分析

在上述代碼中，主題類和觀察者類都沒有實現任何接口，主題類只需提供一個代理和一個事件，就能將數據變化的信息逐一發(fā)送到每個觀察者對象，并且還能更加容易的增加新的觀察者對象，根本不需要考慮它從何處繼承而來，也不需要統(tǒng)一他們的接口調用方法.觀察者類只需要實現針對主題變化的更新方法，并把該方法注冊到主題類中提供的事件中去，當觀察者不需要觀察主題類中的變化時，通過-=操作實現注銷功能.通過代理和事件機制，改進了傳統(tǒng)方法中的鏈表及相應的遍歷操作帶來的缺陷，將靜態(tài)的組合關系轉變?yōu)檫\行時的動態(tài)組合關系，由于沒有使用接口，提高了系統(tǒng)的靈活性.

4 小結

在.net平臺下的觀察者模式實現方案中，注冊、注銷、通知三種基本操作可以通過委托結合事件機制動態(tài)進行，解除了目標對象對觀察者的依賴，使目標與觀察者的藕合性更低，增加了設計的靈活性.

參考文獻：

[1]林碧英，曲俊華.設計模式在電子商務交易網站中的應用[J].計算機系統(tǒng)應用，2005(1).

[2]Erich Gamma， Richard Helm， Ralph Johnson.設計模式:可復用面向對象軟件的基礎[M].李英軍，馬曉星，蔡敏，等譯.北京: 機械工業(yè)出版社，2005.

[3]喻金平，劉孝會.C#中的委托在Observer 設計模式中的應用研究[J].軟件導刊，2010，9(11).

[4]ChrisTlan Nagel .C#高級編程[M].北京：清華大學出版社，2011.