【观察者设计模式详解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同语言实现

请蒂 · 2025-6-6 09:42:41

简介

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型模式。它定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。
观察者模式使用三个类Subject、Observer和Client。Subject对象带有绑定观察者到Client对象和从Client对象解绑观察者的方法。我们创建Subject类、Observer抽象类和扩展了抽象类Observer的实体类。
作用

一个对象状态更新，其他依赖对象收到通知和自动更新的机制。
实现模块化分离，实现主题与观察者交互对象之间的松耦合。
1）观察者定义了对象之间一对多的关系。
2）被观察者(主题)用一个共同的接口来更新观察者。
3）观察者和被观察者用松耦合方式结合，被观察者不知道观察者的细节，只知道观察者实现了观察者接口。

实现步骤

创建观察者observer基础接口，包含主题和更新方法
创建主题subject抽象类，包含observer列表以及添加和删除方法
创建具体的主题类，实现通知方法，发布通知时轮询通知全部观察者
创建多个具体观察者，与主题关联，并实现自己的更新方法
客户调用时先声明主题，再将观察者分别添加到主题，当主题发布通知时，观察者自动更新

UML

Java代码

观察者接口

// ObserverAPI.java 观察者接口，Java 9已经默认支持Observer接口
// 这里避免冲突采取ObserverAPI命名
public interface ObserverAPI {
public Subject subject = null;
public void update(String content);
}

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具体观察者

// ConcreteObserver.java 具体的观察者实现类，也可以看成订阅者，关联对应的主题类。
// 不同的观察者也可以对应多个主题
public class ConcreteObserver implements ObserverAPI {
public Subject subject;
// 给观察者绑定主题，同时把观察者添加到主题列表
public ConcreteObserver(Subject subject) {
this.subject = subject;
this.subject.register((ObserverAPI) this);
}
// 观察者发出更新通知，不用单独告诉订阅者，由订阅者自行监听
public void update(String content) {
System.out.println(String.format("%s::update() [subject.name = %s content = %s]",
this.getClass().getName(),
this.subject.getName(), content));
}
}

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// ConcreteObserver2.java 具体的观察者实现类，也可以看成订阅者，关联对应的主题类。
// 不同的观察者可以对应不同的主题。
public class ConcreteObserver2 implements ObserverAPI {
// 这里没有在构造器就绑定某个主题，而是从客户角度去注册观察者
public ConcreteObserver2() {
}
// 观察者发出更新通知，观察者自行监听
public void update(String content) {
System.out.println(String.format("%s::update() [content = %s]",
this.getClass().getName(), content));
}
}

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抽象主题类

// Subject.java 定义抽象主题类或者接口，供具体主题类继承
public abstract class Subject {
private String name;
// protected Set<ObserverAPI> observers = new HashSet<>();
protected List<ObserverAPI> observers = new ArrayList<>();
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void register(ObserverAPI observer) {
System.out.println(this.getClass().getName() + "::register() [observer = " + observer.getClass().getSimpleName() + "]");
observers.add(observer);
}
public void remove(ObserverAPI observer) {
observers.remove(observer);
}
// 通知由具体类来实现逻辑
public abstract void notify(String name);
}

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具体主题类

// ConcreteSubject.java 观察者主题类，也是发布者，重写具体的通知方法。不同主题可以关联不同的观察者。
public class ConcreteSubject extends Subject {
public ConcreteSubject(String name) {
this.setName(name);
}
// 不同的主题类有自己的通知方法，批量通知绑定的观察者
@Override
public void notify(String content) {
System.out.println(this.getClass().getName() + "::notify() [content = " + content + "]");
for (Object observer : this.observers) {
((ObserverAPI) observer).update(content);
}
}
}

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测试调用

/**
* 观察者模式应用非常广泛，主要是观察者提前绑定到发布者
* 当发布者发布消息时，批量广播通知，而无需逐一通知
* 观察者监听到消息后自己决定采取哪一种行为
*/
// 定义一个主题，也就是发布者
Subject concreteSubject = new ConcreteSubject("subject1");
// 再声明观察者，通过构造器注册到主题上
ObserverAPI observer1 = new ConcreteObserver(concreteSubject);
// 也可以单独给主题注册一个新的观察者
concreteSubject.register(new ConcreteObserver2());
// 可以移除观察者对象，可以打开注释试下
// concreteSubject.remove(observer1);
// 主题开始发布新通知，各观察者自动更新
concreteSubject.notify("hello, this is broadcast.");

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Python代码

观察者接口

# ObserverAPI.py 观察者抽象父类，定义一些公共方法
class ObserverAPI:
def __init__(self, name):
self.name = name
# 观察者发出更新通知，观察者自行监听
def update(self, content):
print(self.__class__.__name__ + '::update() [content = ' + content + ']')
def set_name(self, name):
self.name = name

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具体观察者

# ConcreteObserver.py 具体的观察者实现类，也可以看成订阅者，关联对应的主题类。
# 不同的观察者也可以对应多个主题
from src.ObserverAPI import ObserverAPI
# 具体的观察者实现类，也可以看成订阅者，关联对应的主题类。
# 不同的观察者也可以对应多个主题
class ConcreteObserver(ObserverAPI):
# 给观察者绑定主题，同时把观察者添加到主题列表
def __init__(self, subject, name):
ObserverAPI.__init__(self, name)
# python3支持的父类调用
# super(ConcreteObserver, self).__init__(name)
# super().__init__(name)
self.subject = subject
subject.register(self)
# 观察者发出更新通知，不用单独告诉订阅者，由订阅者自行监听
def update(self, content):
print(self.__class__.__name__ + '::update() [subject.name = ' +
self.subject.name + ' content = ' + content + ']')

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# ConcreteObserver2.py 具体的观察者实现类，也可以看成订阅者，关联对应的主题类。
# 不同的观察者可以对应不同的主题。
from src.ObserverAPI import ObserverAPI
# 具体的观察者实现类，也可以看成订阅者，关联对应的主题类。
# 不同的观察者可以对应不同的主题。
class ConcreteObserver2(ObserverAPI):
# 这里没有在构造器就绑定某个主题，而是从客户角度去注册观察者
# 观察者发出更新通知，观察者自行监听
# def update(self, content):
# print(self.__class__.__name__ + '::update() [content = ' + content +']')
pass

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抽象主题类

# Subject.py 定义抽象主题类或者接口，供具体主题类继承
class Subject:
def __init__(self, name):
self.name = name
self.observers = []
def get_name(self):
return self.name
def set_name(self, name):
self.name = name
def register(self, observer):
print(self.__class__.__name__ + '::register() [observer = ' +
observer.__class__.__name__ + ']')
self.observers.append(observer)
def remove(self, observer):
self.observers.remove(observer)
# 通知由具体类来实现逻辑
def notify(self, name):
pass

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具体主题类

// ConcreteSubject.py 观察者主题类，也是发布者，重写具体的通知方法。不同主题可以关联不同的观察者。
from src.Subject import Subject
# 观察者主题类，也是发布者，重写具体的通知方法。不同主题可以关联不同的观察者。
class ConcreteSubject(Subject):
# 不同的主题类有自己的通知方法，批量通知绑定的观察者
def notify(self, content):
print(self.__class__.__name__ + '::notify() [content = ' + content +
']')
for observer in self.observers:
observer.update(content)

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测试调用

import sys
import os
os_path = os.getcwd()
sys.path.append(os_path)
from src.ConcreteSubject import ConcreteSubject
from src.ConcreteObserver import ConcreteObserver
from src.ConcreteObserver2 import ConcreteObserver2
def test():
'''
* 观察者模式应用非常广泛，主要是观察者提前绑定到发布者
* 当发布者发布消息时，批量广播通知，而无需逐一通知
* 观察者监听到消息后自己决定采取哪一种行为
'''
# 定义一个主题，也就是发布者
concrete_subject = ConcreteSubject('subject1')
# 再声明观察者，通过构造器注册到主题上
observer1 = ConcreteObserver(concrete_subject, 'observer1')
# 也可以单独给主题注册一个新的观察者
observer2 = ConcreteObserver2('observer2')
concrete_subject.register(observer2)
# 可以移除观察者对象
# concrete_subject.remove(observer1)
# 主题开始发布新通知，各观察者自动更新
concrete_subject.notify('hello, this is broadcast.')
if __name__ == '__main__':
print(__file__)
print("test start:")
test()

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更多语言版本

不同语言实现设计模式：https://github.com/microwind/design-pattern

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