23种设计模式-观察者模式

模式定义

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式，定义了一对多的依赖关系：当一个对象（称为主题）状态变化时，所有依赖它的对象（称为观察者）会自动收到通知并更新。这种模式广泛用于事件驱动系统，如数控系统中的状态监控。

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模式结构

抽象主题（Subject）

维护观察者列表，提供添加、删除和通知观察者的接口。 具体主题（ConcreteSubject）实现抽象主题接口，存储具体状态（如数控机床的温度、加工状态），并在状态变化时触发通知。 抽象观察者（Observer）定义更新接口（如 Update()），供具体观察者实现。 具体观察者（ConcreteObserver）实现更新逻辑，响应主题状态变化（如更新监控界面或记录日志）。

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适用场景

状态变化触发多组件更新：如数控机床温度超限时通知冷却系统和报警器。 解耦事件源与处理逻辑：避免数控系统各模块直接耦合。 动态订阅机制：允许运行时增减监控模块（如临时添加日志记录器）。

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C++示例（数控系统场景）

场景说明： 数控机床运行时，温度传感器检测到温度变化时，需通知监控界面和报警系统。

#include #include #include // 抽象观察者 class Observer { public: virtual ~Observer() = default; virtual void update(float temperature) = 0; // 温度变化时触发 }; // 抽象主题：数控机床传感器 class TemperatureSensor { public: virtual ~TemperatureSensor() = default; virtual void attach(std::shared_ptr observer) = 0; virtual void notify() = 0; }; // 具体主题：温度传感器实现 class ConcreteSensor : public TemperatureSensor { private: std::vector> observers_; float temperature_ = 25.0f; // 初始温度 public: void setTemperature(float temp) { temperature_ = temp; notify(); // 温度变化时通知观察者 } void attach(std::shared_ptr observer) override { observers_.push_back(observer); } void notify() override { for (auto& observer : observers_) { observer->update(temperature_); } } }; // 具体观察者1：监控界面 class MonitorUI : public Observer { public: void update(float temperature) override { std::cout << "监控界面更新：当前温度 " << temperature << "°C\n"; } }; // 具体观察者2：高温报警器 class AlarmSystem : public Observer { public: void update(float temperature) override { if (temperature > 80.0f) { std::cout << "警告：温度超过安全阈值！\n"; } } }; // 客户端 int main() { auto sensor = std::make_shared(); auto monitor = std::make_shared(); auto alarm = std::make_shared(); // 注册观察者 sensor->attach(monitor); sensor->attach(alarm); // 模拟温度变化 sensor->setTemperature(45.0f); // 监控界面更新 sensor->setTemperature(85.0f); // 触发报警 }

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代码解释 主题与观察者解耦：ConcreteSensor 仅负责通知，不关心观察者的具体逻辑。 动态扩展性：新增观察者（如日志记录器）无需修改主题代码。 数控系统应用：温度变化时，监控界面和报警系统自动响应，符合实时监控需求。