Design Pattern - Observer
(史帝芬, 2003/10/26, hi.steven@gmail.com)
　　Observer的目的在於定義一對多的物件依存關係，讓物件狀態一有變動，就自動通知其他相依物件做該做的更 新動作，這個Pattern可以說是MVC的基礎架構。我自己第一次使用它是用在電子郵件認證，當系統收到使用者 回覆的email時，通知所有相關物件處理後續事項; 第二次使用是在電腦象棋中，當電腦決定出下一著手時，通 知棋盤、棋著列表和歷史棋著儲存區更新狀態。這是個常有機會用到的Pattern，學會了一定會受益良多。在 Observer裡的update是NumberGenerator用來通知Observer，內容已被更新的method。
　　底下分別以C++、Java、C#來實作，各位網友可以看到同一個pattern在不同語言間仍會有些差異。

  • C++

    • NumberGenerator.h 
    #ifndef __NUMBER_GENERATOR_H
#define __NUMBER_GENERATOR_H

#include  <set>

#if _MSC_VER > 1020   // if VC++ version is > 4.2
　using namespace std;  // std c++ libs implemented in std
#endif

#include "Observer.h"

typedef set<Observer*> SET;

class NumberGenerator {
private:
　SET _observers;
public:
　virtual void attach(Observer*);
　virtual void detach(Observer*);
　void notify();
　virtual void setState(int n) = 0;
　virtual int getState() = 0;
};

#endif
    NumberGenerator.cpp 
    #include "NumberGenerator.h"
#include "Observer.h"

void NumberGenerator::attach(Observer* o)
{
　_observers.insert(o);
}

void NumberGenerator::detach(Observer* o)
{
　_observers.erase(o);
}

void NumberGenerator::notify()
{
　SET::iterator i;
　for(i = _observers.begin(); i != _observers.end(); i++) {
　　((Observer*)(*i))->update(this);
　}
}
    Observer.h 
    #ifndef __OBSERVER_H
#define __OBSERVER_H

class NumberGenerator;

class Observer {
public:
　virtual void update(NumberGenerator* n) = 0;
};

#endif
    RandomNumberGenerator.h 
    #ifndef __RANDOM_NUMBER_GENERATOR_H
#define __RANDOM_NUMBER_GENERATOR_H

#include "NumberGenerator.h"

class RandomNumberGenerator: public NumberGenerator {
private:
　int state;
public:
　int getState();
　void setState(int s);
};

#endif
    RandomNumberGenerator.cpp 
    #include "RandomNumberGenerator.h"

int RandomNumberGenerator::getState()
{
　return state;
}

void RandomNumberGenerator::setState(int s)
{
　state = s;
　notify();
}
    DigitObserver.h 
    #ifndef DIGIT_H
#define DIGIT_H

#include "Observer.h"
class NumberGenerator;

class DigitObserver: public Observer {
public:
　void update(NumberGenerator* n);
};

#endif
    DigitObserver.cpp 
    #include "DigitObserver.h"
#include "NumberGenerator.h"
#include <iostream>

void DigitObserver::update(NumberGenerator* n)
{
　cout << "state: " << n->getState() << endl;
}
    GraphObserver.cpp 
    #ifndef GRAPH_H
#define GRAPH_H

#include "Observer.h"
class NumberGenerator;

class GraphObserver: public Observer {
public:
　void update(NumberGenerator* n);
};

#endif
    測試程式 
    #include "RandomNumberGenerator.h"
#include "DigitObserver.h"
#include "GraphObserver.h"

void main()
{
　NumberGenerator* gen = new RandomNumberGenerator();
　Observer* ob1 = new DigitObserver();
　Observer* ob2 = new GraphObserver();
　gen->attach(ob1);
　gen->attach(ob2);
　gen->setState(5);
}

    執行結果
    state: 5
    state: #####

    說明：
    在class NumberGenerator裡用到的set是STL。

  • Java

    • NumberGenerator.java 
    import java.util.Vector;
import java.util.Iterator;

public abstract class NumberGenerator {
　private Vector observers = new Vector();
	
　public void attach(Observer o) {
　　observers.add(o);
　}
	
　public void detach(Observer o) {
　　observers.remove(o);
　}
	
　public void Notify() {
　　for(Iterator it = observers.iterator(); it.hasNext(); ) {
　　　Observer o = (Observer) it.next();
　　　o.update(this);
　　}
　}
	
　public abstract int getState();
　public abstract void setState(int n);
}
    Observer.java 
    public interface Observer {
　public void update(NumberGenerator n);
}
    RandomNumberGenerator.java 
    public class RandomNumberGenerator extends NumberGenerator {
　private int count = 0;
	
　public int getState() {
　　return count;
　}

　public void setState(int n) {
　　count = n;
　　Notify();
　}
}
    DigitObserver.java 
    public class DigitObserver implements Observer {

　public void update(NumberGenerator n) {
　　int count = n.getState();
　　System.out.println("state => " + count);
　}
}
    GraphObserver.java 
    public class GraphObserver implements Observer {

　public void update(NumberGenerator n) {
　　int count = n.getState();
　　System.out.print("state => ");
　　for(int i=0; i < count; i++) {
　　　System.out.print("#");
　　}
　　System.out.println("");
　}
}
    測試程式 
    NumberGenerator gen = new RandomNumberGenerator();
Observer ob1 = new DigitObserver();
Observer ob2 = new GraphObserver();
gen.attach(ob1);
gen.attach(ob2);
gen.setState(6);
    執行結果
    state => 6
    state => ######

  • C# (2008/07/28 新增)

    • C++及Java透過interface達到委託的目的，C#直接在語言中提供了delegate，在實現 observer pattern時更簡單方便。這兩種方法的差別最明顯有兩個:
    1. 透過interface，委託的標的物是class，透過delegate時，標的物為method。
    2. C#透過運算子的多載，使得委託函式的新增、移除更簡單。
    using System;

namespace ObserverPattern
{
    public class NumberGenerator
    {
        public delegate void Observer(int n);
        private Observer observer;

        public void attach(Observer o)
        {
            observer += o;
        }

        public void detach(Observer o)
        {
            observer -= o;
        }

        public void update(int n)
        {
            observer(n);
        }
    }

    class Program
    {
        public void DigitObserver(int n)
        {
            Console.WriteLine("State: " + n);
        }

        public void GraphObserver(int n)
        {
            Console.Write("State: ");
            for (int i = 0; i < n; i++)
            {
                Console.Write("#");
            }
            Console.WriteLine();
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Program pgm = new Program();

            NumberGenerator num = new NumberGenerator();
            num.attach(pgm.DigitObserver);
            num.attach(pgm.GraphObserver);
            num.update(10);
            Console.ReadLine();
        }
    }
}
    執行結果
    State: 10
    State: ##########