C++设计模式之观察者模式和发布订阅模式

article/2025/10/27 0:26:23

在软件工程中，设计模式（Design Pattern）是对软件设计普遍存在（反复出现）的各种问题，锁提出的解决防范。根据模式的目的来划分的话，GoF（Gang of Four）设计模式可以分为以下三种类型：

在这里插入图片描述

1.创建型模式：用来描述“如何创建对象”，它的主要特点是“将对象的创建和使用分离”。包括单例、原型、工厂方法、抽象工厂和建造者5种模式。

2.结构型模式：用来描述如何将类或对象按照某种布局组成更大的结构。包括代理、适配器、侨接、装饰、外观、享元和组合7种模式。

3.行为型模式：用来识别对象之间的常用交流模式以及如何分配职责。包括模版方法、策略、命令、职责链、状态、观察者、中介者、迭代器、访问者、备忘录和解释器11种模式。

今天介绍1种常用的设计模式。

观察者模式，它定义了一种一对多的关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象，这个主题对象的状态发生变化时就会通知所有的观察者对象，使他们能够更新自己。

在观察者模式中有连个主要的角色：Subject(主题，被观察对象)和Observer（观察者）

被观察对象自身应该包含一个容器来存放观察者对象，当被观察者自身发生改变时通知容器内所有的观察者对象自动更新。

观察者对象可以注册到被观察者的中，完成注册后可以检测被观察者的变化，接收被观察者的通知。当然观察者也可以被注销换掉，停止对被观察者的监控。

/*关键代码：在目标类中增加一个ArrayList存放观察者们。
*/#include <iostream>#include <list>#include <memory>using namespace std;class View;//被观察者抽象类 数据模型class DataModel {public:virtual ~DataModel(){}virtual void addView(View *view) = 0;virtual void removeView(View* view) = 0;virtual void notif() = 0;  //通知函数};//观察者抽象类  视图
class View {public:virtual ~View() {cout << "~View()" << endl;}virtual void update() = 0;virtual void setViewName(const string& name) = 0;virtual const string& name() = 0;
}//具体的被观察类，整数模型
class IntDataModel:public DataModel {public:~IntDataModel() {m_pViewList.clear();}virtual void addView(View *view) override {shared_ptr<View> temp(view);auto iter = find(m_pViewList.begin(), m_pViewList.end(), temp);if (iter == m_pViewList.end()) {m_pViewList.push_font(temp);}else {cout << "View already exists" <<endl;}}
}void removeView(View* view) override {auto iter = m_pViewList.begin();for(;iter != m_pViewList.end(); iter++) {if((*iter).get() == view) {m_pViewList.erase(iter);cout << "remove view" << endl;return ;}}
}virtual void notify() override {auto iter = m_pViewList.begin();for(; iter != m_pViewList.end(); iter++) {(*iter).get()->update();}
}private:list<shared_ptr<View>> m_pViewList;
};//具体的观察者类 表视图
class TableView : public View {public:TableView() ; m_name("unknow"){}TableView(const string& name) : m_name(name){}~TableView(){cout << "~TableView():" << m_name.data() << endl;}void setViewName(const string& name) {m_name = name;}const string& name() {return m_name;}void update() override {cout << m_name.data() << " update" << endl;}private:string m_name;
};int main() {/*补充说明，在本次代码示例中，View一旦被注册到DataModel类之后，DataModel解析时会自动解析调内部容器中存储的View对象，因此注册后的View对象不需要在手动去delete,再去delete View对象会出错*/View *v1 = new TableView("TableView1");View *v2 = new TableView("TableView2");View *v3 = new TableView("TableView3");View *v4 = new TableView("TableView4");IntDataModel* model = new IntDataModel;model->addView(v1);model->addView(v2);model->addView(v3);model->addView(v4);model->notify();cout<<"---------------\n"<<endl;model->removeView(v1);model->notify();delete model;model = nullptr;return 0;
}

应用场景：

一个对象的行为依赖于另一个对象的状态。换一种方法，当被观察对象（目标对象）的状态发生改变时，会直接影响到观察对象的行为。

发布订阅模式

在软件架构中，发布/订阅是一种消息范式，消息的发送者（称为发布者）不会将消息直接发送给特定的接收者（称为订阅者）。而是将发布的消息发分为不同的类别，然后分别发送给不同的订阅者。同样的，订阅者可以表达对一个或多个类别的兴趣，只接受感兴趣的消息，无需了解哪些发布存在。

在发布订阅模式中有三个主要角色：Publisher(发布者)、Channels(通道)和Subscriber（订阅者）

可以理解为发布者主动发出特定的通道，观察者接收自己想要的。