委托与事件在观察者模式中的应用*

2013-02-15范振钧巩小东王增强

通化师范学院学报 2013年4期

关键词：设计模式观察者委托

范振钧，巩小东，王增强

(通化师范学院计算机学院，吉林通化134002)

1 Observer模式简介

设计模式就是对象(类 )的集合，它具有解决某一类特定问题的功能，而且是解决这类问题的最优方案[1].应用设计模式可以使软件具备良好的可靠性、可扩展性、可复用性和可维护性.

1.1 观察者模式定义

观察者模式是设计模式中的经典模式，它定义了对象间的一对多依赖关系.当一方的对象改变状态时，所有的依赖者都会被通知并自动被更新[2].在观察者模式中，被依赖的一方叫做目标或主题(Subject)，依赖方叫做观察者(Observers).观察者模式可以让多个观察者同时监听同一个主题，当主题对象发生变化时，通知所有观察者，使各个观察者能作出相应的响应.主题和观察者之间是松耦合，主题可随时增加或减少观察者而自身不受影响.观察者根据主题状态的改变，对自身的行为和数据做相应的变化，这种变化对主题没有任何影响.使用观察者模式主要目的就是减少组件间耦合度，减少对象之间的依赖关系.

1.2 观察者模式主要操作

在Observer 模式中有3 种基本的操作，即注册、通知和注销.

(1)注册.观察者类调用主题的注册方法，在主题类中登记.

(2)通知.当主题的数据变化时，主题向注册的观察者发送消息.

(3)注销.当观察者不需要继续观察主题，执行主题类的注销操作，解除了对主题的观察.

2 观察者模式的通用实现方法

2.1 传统实现方法

传统方法一般都采用接口的方法.抽象观察者类提供了与主题中的数据变化相适应的更新方法，所有观察者类都要实现这个接口，用来实现观察者自身行为或外观的变化.主题接口提供了注册、注销以及通知操作等三个抽象方法，充当主题的类必须实现这三个方法.传统的观察者实现代码如下：

Public interface iRaditionalObserver // 观察者接口

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

//主题接口

Public Interface Subject

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

void logout(IRationalObserver anObserver);//注销 }

//观察者实例

public class Observer:iRaditionalObserver

{ public void ChangeUpdate (object anObject)

{ //观察者接口中的更新方法，实现自身外观或行为的改变 } }

//主题实例

public class RaditionalSubject:Subject

protected Hashtable observerContainer= new Hashtable( ) ;//在主题类中有个列表，作为观察者的容器来存放观察者

public void logon( RaditionalObserver anObserver)

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

public void logout( RaditionalObserver anObserver)

{ observerContainer.Remove(anObserver) //注销 }

public void Notify(Object anObject)

{ foreach(RaditionalObserver anObserver in ObserverContainer)

{ anObserver.Notify(anObject) ;//观察者链表的循环访问通知.}

2.2 传统实现方法的分析

在上述观察者模式实现方法中，抽象出观察者接口后，目标和观察者就只是在抽象层面上耦合，也就是说目标只是知道观察者接口，并不知道具体的观察者的类，从而实现目标类和具体的观察者类之间解耦，完成了观察者模式的主要功能.

具体主题类RaditonalSubject中包含了一个私有的哈希对象obserContainer，它是一个保存观察者对象的容器.主题类中通过logon方法将观察者加入到哈希表中实现注册操作，通过logout方法撤销观察者和主体的联系，实现注销操作，当主题的状态变化时，通过Notify方法遍历哈希表中的所有观察者，通知其数据的改变，实现通知操作.在传统方法中存在着如下缺点：

(1)主题类要保存观察者的列表，从而实现注册、注销等服务，所以观察者和观察者之间还存在着间接的依赖关系.

(2) 如果一个被观察者对象有很多的观察者的话，通知会花费很多时间.因为存在着观察者的列表，存在着列表的循环遍历，通知的效率取决于列表的规模，当观察者的数目很大时，容易形成拥塞.

3 在.net程序中使用委托与事件机制实现观察者模式

为了在Observer 模式中实现进一步的低耦合，可以利用．net提供的委托和事件技术实现Observer 模式[3].

3.1 委托

委托是一个类，它定义了方法的类型，使得可以将方法当作另一个方法的参数来进行传递，这种将方法动态地赋给参数的做法，可以避免在程序中大量使用选择语句，使程序具有更好的可扩展性.委托可以不知道自己封装方法所属类的详细信息，只要调用委托的方法的参数类型和返回类型与委托的相匹配，该方法就可以被调用.我们可以充分利用委托的这一重要属性，结合事件机制实现观察者模式，进一步地降低对象间的耦合性，将静态的组合关系变为运行时的动态组合关系.

委托的另一个重要的属性是多播.通过多播属性可以实现观察者的注册和注销.

3.2 事件

在.net平台中，事件就是对委托的进一步封装，事件是当对象发生某些变化时，用于向该类的客户提供通知的一种结构.事件基于委托，为委托提供一种发布订阅机制[4]，事件可以简单地分成两个部分，事件发生的类和事件接收处理的类.事件发生的类就是在这个类中触发了一个事件，但这个类并不知道哪个对象或方法将会收到并处理它触发的事件，触发事件时调用的处理程序方法需要定义，其参数由委托类型来定义.事件发生的类就可以看做主题，事件接收处理的类作为观察者.发送方和接收方之间可以通过委托作为媒介，来完成事件的处理.

3.3 使用委托与事件机制实现观察者模式

(1)实现方案.①主题类的设计.在主题类中建立一个代理，将更新函数的签名传递给这个代理，然后在主题类中用这个代理声明一个事件，定义事件触发机制.②观察者类的设计.观察者类需要提供一个更新函数，确保该更新函数的签名和代理的签名一致.③注册和注销操作.在程序运行时，观察者类通过+=操作将更新函数注册到主题类中，当观察者不需要观察主题对象时，可以从委托中删除方法调用实现注销操作.

(2)具体实现例子.通过一个简单的实例来说明.net下观察者模式的实现过程.在一个股票推荐的网站中，当注册的投资者所投资的股票价格在股票市场发生变化时，投资者可以自动得到通知.

//声明委托作为事件与观察者的中介

Public delegate void delegateUpdate(double price)

//定义主题类

class Stock

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

Protected double price; //股票价格

Public double Price // Properties

{set //写属性

{price=value;

if(handlerPriceChange!=null)//事件引发，通过委托发给观察者

delegateUpdate(value);

}

class Investor//观察者角色

{public void Update(double price)//和委托的签名必须相同

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

主程序：

Stock ibm=new stock()；//主题类实例

Investor s=new Investor();//观察者实例

Ibm.HandlerPriceChange+=s.Update; //注册观察者s

ibm.HandlrPriceChange+=b.Update; //注册观察者b

//Change price，which notifies investors

ibm.Price=121.00;//主题类触发事件，自动通知所有注册的观察者

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

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

3.4 net平台下对观察者模式的改进分析

在上述代码中，主题类和观察者类都没有实现任何接口，主题类只需提供一个代理和一个事件，就能将数据变化的信息逐一发送到每个观察者对象，并且还能更加容易的增加新的观察者对象，根本不需要考虑它从何处继承而来，也不需要统一他们的接口调用方法.观察者类只需要实现针对主题变化的更新方法，并把该方法注册到主题类中提供的事件中去，当观察者不需要观察主题类中的变化时，通过-=操作实现注销功能.通过代理和事件机制，改进了传统方法中的链表及相应的遍历操作带来的缺陷，将静态的组合关系转变为运行时的动态组合关系，由于没有使用接口，提高了系统的灵活性.