精读《设计模式 - Observer 观察者模式》

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Observer(观察者模式)

Observer(观察者模式)属于行为型模式。

意图: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。

拿项目的 npm 依赖举例子:npm 包与项目是一对多的关系(一个 npm 包被多个项目使用),当 npm 包发布新版本时,如果所有依赖于它的项目都能得到通知,并自动更新这个包的版本号,那么就解决了包版本更新的问题,这就是观察者模式要解决的基本问题。

举例子

如果看不懂上面的意图介绍,没有关系,设计模式需要在日常工作里用起来,结合例子可以加深你的理解,下面我准备了三个例子,让你体会什么场景下会用到这种设计模式。

对象与视图双向绑定

精读《设计模式 - Proxy 代理模式》 中我们也提到了双向绑定概念,只不过代理是实现双向绑定的一个具体方案,而观察者模式才是在描述双向绑定这个概念。

观察者模式在最初提出的时候,就举了数据与 UI 相互绑定的例子。即同一份数据可以同时渲染为表格与柱状图,那么当操作表格更新数据时,如何让柱状图的数据也刷新?从这个场景引出了对观察者模式的定义,即 “数据” 与 “UI” 是一对多的关系,我们需要一种设计模式实现当 “数据” 变化时,所有依赖于它的 “UI” 都得到通知并自动更新。

拍卖

拍卖由一个拍卖员与多为拍卖者组成。拍卖时,由 A 同学喊出的竞价(我出 100)就是观察者向目标发出的 setState 同时,此时拍卖员喊出(有人出价 100,还有更高的吗?)就是一个 notify 通知行为,拍卖员通知了现场竞价全员,刷新了他们对当前最高价的信息。

聊天室

聊天室由一个中央服务器与多个客户端组成。客户端发送消息后,就是向中央服务器发送了 setState 更新请求,此时中央服务器通知所有处于同一聊天室的客户端,更新他们的信息,从而完成一次消息的发送。

意图解释

数据与 UI 的例子已经详细说明了其意图含义,这里就不赘述了。

结构图

  • Subject: 目标,即例子中的 “数据”。
  • Observer: 观察者,即例子中的 “表格”、“柱状图”。

还是以数据与 UI 同步为例,当表格发生操作修改数据时,表格这个 TableObserver 会调用 Subject(数据)的 setState,此时数据被更新了。然后数据这个 Subject 维护了所有监听(包括表格 TableObserver 与柱状图 ColumnChartObserver),此时 setState 内会调用 notify 遍历所有监听,并依次调用 Update 方法,每个监听的 Update 方法都会调用 getState 获取最新数据,从而实现表格更新后 -> 更新数据 -> 表格、柱状图同时刷新。

为了更好的理解,以这张协作图为例:

  • aConcreteSubject: 对应例子中的数据。
  • aConcreteObserver: 对应例子中的表格。
  • anotherConcreteObserver: 对应例子中的柱状图。

代码例子

下面例子使用 typescript 编写。

PS: 为了简化处理,就不定义 Subject 接口与 ConcreteSubject 了,而是直接用 Subject 类代替。Observer 也同理。

// 目标,管理所有观察者
class Subject {
  // 观察者数组
  private observers: Observer[] = []
  // 状态
  private state: State

  // 通知所有观察者
  private notify() {
    this.observers.forEach(eachObserver => {
      eachObserver.update()
    })
  }

  // 新增观察者
  public addObserver(observer: Observer) {
    this.observers.push(observer)
  }

  // 更新状态
  public setState(state: State) {
    this.state = state
    this.notify()
  }

  // 读取状态
  public getState() {
    return this.state
  }
}

// 观察者
class Observer {
  // 维护目标
  private subject: Subject

  constructor(subject: Subject) {
    this.subject = subject
    this.subject.addObserver(this)
  }

  // 更新
  public update() {
    // 比如渲染表格 or 渲染柱状图
    console.log(this.subject.getState())
  }
}

// 客户端调用
const subject = new Subject()
// 创建观察者
const observer1 = new Observer(subject)
const observer2 = new Observer(subject)
// 更新状态
subject.setState(10)
复制代码

弊端

不要拘泥于实现形式,比如上面代码中的例子,subjectobserver1observer2 是一对多的关系,但不一定非要用这种代码组织形式来实现观察者效果。我们也可以利用 Proxy 很轻松的实现:

const obj = new Proxy(obj, {
  get(target,key) {}
  set(target,key,value) {}
})

renderTable(obj)
renderChart(obj)
复制代码

我们可以在 obj 被任意一个组件访问时触发 get,进而对 UI 与视图进行绑定;被任意一个组件更新时触发 set,进而对所有使用到的视图进行刷新。使用设计模式切记不要死板,理解原理就行了,在不同平台有不同的更加优雅的实现方式。

总结

观察者模式是非常常用的设计模式,它描述了对象一对多依赖关系下,如何通知并更新的机制,这种机制可以用在前端的 UI 与数据映射、后端的请求与控制器映射,平台间的消息通知等大部分场景,无论现实还是程序中,存在依赖且需要通知的场景非常普遍。

讨论地址是:精读《设计模式 - Observer 观察者模式》· Issue #302 · dt-fe/weekly

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