Golang设计模式（四）：观察者模式

观察者模式

什么是观察者

观察者模式(Observer Pattern)：定义对象之间的一种一对多依赖关系，使得每当一个对象状态发生改变时，其相关依赖对象皆得到通知并被自动更新。观察者模式的别名包括发布-订阅（Publish/Subscribe）模式、模型-视图（Model/View）模式、源-监听器（Source/Listener）模式或从属者（Dependents）模式。观察者模式是一种对象行为型模式。

结构

  1. **Subject（主题）：**保持一个观察者列表，提供添加、删除和通知观察者的方法。
  2. **Observer（观察者）：**定义一个更新接口，使得在主题状态变化时得到通知。
  3. Concrete Subject（具体主题）：实现Subject接口，存储状态，当状态发生改变时，通知所有观察者。
  4. Concrete Observer（具体观察者）：实现Observer接口，根据主题更新来更新自己的状态。

基本流程

  1. 注册观察者：观察者向主题注册自己。
  2. 状态变更：主题的状态发生变化。
  3. 通知观察者：主题通过调用注册的观察者的方法来通知它们状态已变化。
  4. 更新观察者：观察者接收到通知后更新自己的状态。

优点

  1. 解耦：观察者模式能够将主题和观察者解耦，它们之间不需要知道对方的存在。
  2. 可扩展性：新增观察者时，不需要修改主题的代码，符合开闭原则。
  3. 动态交互：可以实现动态的交互，主题可以在运行时添加或删除观察者。

缺点

  1. 循环引用：如果不当使用，可能会导致循环引用，增加内存管理的难度。
  2. 性能问题：当观察者较多时，通知所有观察者可能会造成性能问题。
  3. 顺序不确定：观察者接收通知的顺序是不确定的，可能会导致不可预知的副作用。

使用场景

观察者模式通常用于构建松耦合的系统，其中一个对象（称为主题或发布者）可以通知多个其他对象（称为观察者或订阅者）关于状态的变化。

  1. 在线购物平台订单管理：
    • 主题（Subject）：订单系统，负责在订单状态更新时（如确认、发货、收货）广播变更事件。
    • 观察者（Observers）：包括支付模块、库存管理、物流跟踪等，它们监听订单状态更新并执行相应操作。
  2. 图形用户界面（GUI）同步：
    • 主题（Subject）：文档管理系统，监控文档内容的更改并触发更新事件。
    • 观察者（Observers）：界面组件如文本框、滚动条、状态栏等，它们接收更新事件并刷新显示。
  3. 模型-视图-控制器（MVC）架构：
    • 主题（Subject）：数据模型，实时更新数据状态并通知视图与控制器。
    • 观察者（Observers）：视图界面和控制器逻辑，订阅数据变更，视图更新显示，控制器响应用户交互。
  4. 社交媒体内容更新：
    • 主题（Subject）：用户发布系统，当用户发布新推文或状态时触发通知。
    • 观察者（Observers）：粉丝和关注者，他们接收到新内容的通知并更新自己的信息流。
  5. 股票交易实时系统：
    • 主题（Subject）：股票行情中心，实时监控并发布股票价格的变动。
    • 观察者（Observers）：交易平台界面、分析工具、自动交易脚本等，它们根据行情变化进行决策和操作。
  6. 动态配置更新系统：
    • 主题（Subject）：配置服务器，负责维护应用配置并在配置更新时发送通知。
    • 观察者（Observers）：应用服务和组件，它们监听配置变更并实时调整自身设置。

注意事项

  1. 避免循环引用：确保主题和观察者之间不会产生循环引用。
  2. 管理生命周期：合理管理主题和观察者的生命周期，避免内存泄漏。
  3. 线程安全：在多线程环境中使用观察者模式时，需要考虑线程安全问题

代码案例

package designpatternimport ("fmt""sync"
)// Observer 观察者接口
type Observer interface {Update() // Update方法用于接收主题状态变化的通知
}// ConcreteObserver 具体观察者
type ConcreteObserver struct {name string
}func (c *ConcreteObserver) Update() {fmt.Printf("%s is notified.\n", c.name) // 具体观察者接收到通知后的具体处理逻辑
}// Subject 主题接口
type Subject interface {RegisterObserver(observer Observer)    // 注册观察者DeregisterObserver(observer Observer)  // 注销观察者NotifyObservers()                      // 通知所有观察者
}// ConcreteSubject 具体主题
type ConcreteSubject struct {observers []Observer // 观察者列表state     int        // 主题状态mu        sync.Mutex // 互斥锁，用于保护并发访问
}// NewConcreteSubject 创建具体主题实例
func NewConcreteSubject() *ConcreteSubject {return &ConcreteSubject{observers: make([]Observer, 0),mu:        sync.Mutex{}, // 初始化互斥锁}
}func (cs *ConcreteSubject) RegisterObserver(observer Observer) {cs.mu.Lock()defer cs.mu.Unlock()cs.observers = append(cs.observers, observer) // 注册观察者到列表中
}func (cs *ConcreteSubject) DeregisterObserver(observer Observer) {cs.mu.Lock()defer cs.mu.Unlock()for i, ob := range cs.observers {if ob == observer {cs.observers = append(cs.observers[:i], cs.observers[i+1:]...) // 从观察者列表中注销观察者break}}
}func (cs *ConcreteSubject) NotifyObservers() {cs.mu.Lock()defer cs.mu.Unlock()for _, ob := range cs.observers {ob.Update() // 通知所有观察者主题状态变化}
}func (cs *ConcreteSubject) SetState(state int) {cs.mu.Lock()defer cs.mu.Unlock()cs.state = state // 设置主题状态cs.NotifyObservers() // 通知所有观察者主题状态变化
}func main() {// 在 main 函数中演示了具体的使用方法，创建具体主题实例，注册观察者，并设置主题状态，触发通知subject := NewConcreteSubject()ob1 := &ConcreteObserver{"ob1"}ob2 := &ConcreteObserver{"ob2"}subject.RegisterObserver(ob1)subject.RegisterObserver(ob2)subject.SetState(1)
}

模拟一个新闻发布网站

package mainimport ("fmt""sync"
)// 新闻类型
type NewsType intconst (Business NewsType = iotaTechnologySportsWorldEntertainment
)// 观察者接口
type Observer interface {Update(News)
}// 具体观察者结构体
type Subscriber struct {Name       stringInterests  map[NewsType]boolRegister   chan NewsTypeUnregister chan NewsType
}func NewSubscriber(name string) *Subscriber {return &Subscriber{Name:       name,Interests:  make(map[NewsType]bool),Register:   make(chan NewsType),Unregister: make(chan NewsType),}
}func (s *Subscriber) Update(news News) {if _, ok := s.Interests[news.Type]; ok {fmt.Printf("%s received news: %s\n", s.Name, news.Headline)}
}func (s *Subscriber) RegisterInterest(interest NewsType) {s.Register <- interests.Interests[interest] = true
}func (s *Subscriber) UnregisterInterest(interest NewsType) {s.Unregister <- interestdelete(s.Interests, interest)
}// 主题接口
type Subject interface {Attach(Observer)Detach(Observer)Notify(string)
}// 具体主题结构体
type NewsAgency struct {observers map[Observer]boolnews       chan Newsmu         sync.Mutex
}func NewNewsAgency() *NewsAgency {return &NewsAgency{observers: make(map[Observer]bool),news:      make(chan News),}
}func (a *NewsAgency) Attach(observer Observer) {a.mu.Lock()defer a.mu.Unlock()a.observers[observer] = true
}func (a *NewsAgency) Detach(observer Observer) {a.mu.Lock()defer a.mu.Unlock()delete(a.observers, observer)
}func (a *NewsAgency) Notify(headline string) {for observer, _ := range a.observers {news := News{Headline: headline}go observer.Update(news)}
}// 新闻结构体
type News struct {Headline stringType     NewsType
}func main() {// 创建新闻机构agency := NewNewsAgency()// 创建订阅者alice := NewSubscriber("Alice")bob := NewSubscriber("Bob")// 订阅兴趣alice.RegisterInterest(Business)alice.RegisterInterest(World)bob.RegisterInterest(Technology)bob.RegisterInterest(Entertainment)// 将订阅者作为观察者注册到新闻机构agency.Attach(alice)agency.Attach(bob)// 新闻发布agency.Notify("Big Corp acquired Small Tech for $1B")// 订阅者取消订阅bob.UnregisterInterest(Entertainment)// 再次新闻发布agency.Notify("New breakthrough in AI technology")
}
  • 定义了 NewsType 类型，用于区分不同类型的新闻。
  • Observer 接口有一个 Update 方法，用于接收新闻更新。
  • Subscriber 结构体代表具体的观察者，它包含订阅者的名字和兴趣，以及注册和注销兴趣的通道。
  • Subject 接口包含 Attach、Detach 和 Notify 方法。
  • NewsAgency 结构体代表具体的主题，它维护了一个观察者集合和一个发布新闻的通道。
  • News 结构体包含新闻的标题和类型。
  • 在 main 函数中，我们创建了新闻机构和两个订阅者，将订阅者的兴趣注册到新闻机构，并模拟了新闻发布。

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