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說起觀察者模式，估計在園子里能搜出一堆來。所以寫這篇博客的目的有兩點:

觀察者模式是寫松耦合代碼的必備模式，重要性不言而喻，拋開代碼層面，許多組件都采用了Publish-Subscribe模式，所以我想按照自己的理解重新設(shè)計一個使用場景并把觀察者模式靈活使用在其中

我想把C#中實現(xiàn)觀察者模式的三個方案做一個總結(jié)，目前還沒看到這樣的總結(jié)

現(xiàn)在我們來假設(shè)這樣的一個場景，并利用觀察者模式實現(xiàn)需求：

場景：未來智能家居進(jìn)入了每家每戶，每個家居都留有API供客戶進(jìn)行自定義整合，所以第一個智能鬧鐘(smartClock)先登場,廠家為此鬧鐘提供了一組API,當(dāng)設(shè)置一個鬧鈴時間后該鬧鐘會在此時做出通知，我們的智能牛奶加熱器，面包烘烤機，擠牙膏設(shè)備都要訂閱此鬧鐘鬧鈴消息，自動為主人準(zhǔn)備好牛奶，面包，牙膏等。

這個場景是很典型的觀察者模式，智能鬧鐘的鬧鈴是一個主題(subject)，牛奶加熱器，面包烘烤機，擠牙膏設(shè)備是觀察者(observer)，觀察者只需要訂閱這個主題即可實現(xiàn)松耦合的編碼模型，讓我們通過三種方案逐一實現(xiàn)此需求。

一、利用.net的Event模型來實現(xiàn)

.net中的Event模型是一種典型的觀察者模型，在.net出身之后被大量應(yīng)用在了代碼當(dāng)中，我們看事件模型如何在此種場景下使用,

首先介紹下智能鬧鐘，廠家提供了一組很簡單的API

public void SetAlarmTime(TimeSpan timeSpan)

{

_alarmTime = _now().Add(timeSpan);

RunBackgourndRunner(_now, _alarmTime);

}

SetAlarmTime(TimeSpan timeSpan)用來定時，當(dāng)用戶設(shè)置好一個時間后，鬧鐘會在后臺跑一個類似于while(true)的循環(huán)對比時間，當(dāng)鬧鈴時間到了后要發(fā)出一個通知事件出來

protected void RunInBackgournd(Func<DateTime> now,DateTime? alarmTime )

{

if (alarmTime.HasValue)

{

var cancelToken = new CancellationTokenSource();

var task = new Task(() =>

{

while (!cancelToken.IsCancellationRequested)

{

if (now.AreEquals(alarmTime.Value))

{

//鬧鈴時間到了

ItIsTimeToAlarm();

cancelToken.Cancel();

}

cancelToken.Token.WaitHandle.WaitOne(TimeSpan.FromSeconds(2));

}

}, cancelToken.Token, TaskCreationOptions.LongRunning);

task.Start();

}

}

其他代碼并不重要，重點在當(dāng)鬧鈴時間到了后要執(zhí)行ItIsTimeToAlarm(); 我們在這里發(fā)出事件以便通知觀察者，.net中實現(xiàn)event模型有三要素，

1.為主題(subject)要定義一個event, public event Action<Clock, AlarmEventArgs> Alarm;

2.為主題(subject)的信息定義一個EventArgs，即AlarmEventArgs,這里面包含了事件所有的信息

3.主題(subject)通過以下方式發(fā)出事件

var args = new AlarmEventArgs(_alarmTime.Value, 0.92m);

OnAlarmEvent(args);

OnAlarmEvent方法的定義

public virtual void OnAlarm(AlarmEventArgs e)

{

if(Alarm!=null)

Alarm(this,e);

}

這里要注意命名規(guī)范,事件內(nèi)容-AlarmEventArgs，事件-Alarm(動詞,例如KeyPress)，觸發(fā)事件的方法 void OnAlarm(),這些命名都要符合事件模型的命名規(guī)范。

智能鬧鐘(SmartClock)已經(jīng)實現(xiàn)完畢，我們在牛奶加熱器(MilkSchedule)中訂閱這個Alarm消息：

public void PrepareMilkInTheMorning()

{

_clock.Alarm += (clock, args) =>

{

Message =

"Prepraring milk for the owner, The time is {0}, the electric quantity is {1}%".FormatWith(

args.AlarmTime, args.ElectricQuantity*100);

Console.WriteLine(Message);

};

_clock.SetAlarmTime(TimeSpan.FromSeconds(2));

}

在面包烘烤機中同樣可以用_clock.Alarm+=(clock,args)=>{//it is time to roast bread}訂閱鬧鈴消息。

至此，event模型介紹完畢，實現(xiàn)過程還是有點繁瑣的，并且事件模型使用不當(dāng)會有memory leak的問題，當(dāng)觀察者(obsever)訂閱了一個生命周期較長的主題(該主題生命周期長于觀察者),該觀察者將不會被垃圾回收(因為還有引用指向主題)，詳見Understanding and Avoiding Memory Leaks with Event Handlers and Event Aggregators,開發(fā)者需要顯示退訂該主題(-=)。

園子里老A也寫過一篇如何利用弱引用解決該問題的博客：如何解決事件導(dǎo)致的Memory Leak問題：Weak Event Handlers。

二、利用.net中IObservable<out T>和IObserver<in T>實現(xiàn)觀察者模式

IObservable<out T> 顧名思義-可觀察的事物，即主題(subject),Observer很明顯就是觀察者了。

在我們的場景中智能鬧鐘是IObservable,該接口只定義了一個方法IDisposable Subscribe(IObserver<T> observer);該方法命名讓人有點犯暈,Subscribe即訂閱的意思，不同于之前提到過的觀察者(observer)訂閱主題(subject)。在這里是主題(subject)來訂閱觀察者(observer)，其實這里也說得通，因為在該模型下，主題(subject)維護(hù)了一個觀察者(observer)列表，所以有主題訂閱觀察者之說，我們來看鬧鐘的IDisposable Subscribe(IObserver<T> observer)實現(xiàn)：

public IDisposable Subscribe(IObserver<AlarmData> observer)

{

if (!_observers.Contains(observer))

{

_observers.Add(observer);

}

return new DisposedAction(() => _observers.Remove(observer));

}

可以看到這里維護(hù)了一個觀察者列表_observers,鬧鐘在到點了之后會遍歷所有觀察者列表將消息逐一通知給觀察者

public override void ItIsTimeToAlarm()

{

var alarm = new AlarmData(_alarmTime.Value, 0.92m);

_observers.ForEach(o=>o.OnNext(alarm));

}

很明顯，觀察者有個OnNext方法，方法簽名是一個AlarmData,代表了要通知的消息數(shù)據(jù),接下來看看牛奶加熱器的實現(xiàn),牛奶加熱器作為觀察者(observer)當(dāng)然要實現(xiàn)IObserver接口

public  void Subscribe(TimeSpan timeSpan)

{

_unSubscriber = _clock.Subscribe(this);

_clock.SetAlarmTime(timeSpan);

}

public  void Unsubscribe()

{

_unSubscriber.Dispose();

}

public void OnNext(AlarmData value)

{

Message =

"Prepraring milk for the owner, The time is {0}, the electric quantity is {1}%".FormatWith(

value.AlarmTime, value.ElectricQuantity * 100);

Console.WriteLine(Message);

}

除此之外為了方便使用面包烘烤器，我們還加了兩個方法Subscribe()和Unsubscribe(),看調(diào)用過程

var milkSchedule = new MilkSchedule();

//Act

milkSchedule.Subscribe(TimeSpan.FromSeconds(12));

三、Action函數(shù)式方案

在介紹該方案之前我需要說明，該方案并不是一個觀察者模型，但是它卻可以實現(xiàn)同樣的功能，并且使用起來更加簡練，也是我最喜歡的一種用法。

這種方案中，智能鬧鐘(smartClock)提供的API需要設(shè)計成這樣：

public void SetAlarmTime(TimeSpan timeSpan,Action<AlarmData> alarmAction)

{

_alarmTime = _now().Add(timeSpan);

_alarmAction = alarmAction;

RunBackgourndRunner(_now, _alarmTime);

}

方法簽名中要接受一個Action<T>,鬧鐘在到點后直接執(zhí)行該Action<T>即可:

public override void ItIsTimeToAlarm()

{

if (_alarmAction != null)

{

var alarmData = new AlarmData(_alarmTime.Value, 0.92m);

_alarmAction(alarmData);

}

}

牛奶加熱器中使用這種API也很簡單：

_clock.SetAlarmTime(TimeSpan.FromSeconds(1), (data) =>

{

Message =

"Prepraring milk for the owner, The time is {0}, the electric quantity is {1}%".FormatWith(

data.AlarmTime, data.ElectricQuantity * 100);

});

在實際使用過程中我會把這種API設(shè)計成fluent api，調(diào)用起來代碼更清晰：

智能鬧鐘(smartClock)中的API:

public Clock SetAlarmTime(TimeSpan timeSpan)

{

_alarmTime = _now().Add(timeSpan);

RunBackgourndRunner(_now, _alarmTime);

return this;

}

public void OnAlarm(Action<AlarmData> alarmAction)

{

_alarmAction = alarmAction;

}

牛奶加熱器中進(jìn)行調(diào)用：

_clock.SetAlarmTime(TimeSpan.FromSeconds(2))

.OnAlarm((data) =>

{

Message =

"Prepraring milk for the owner, The time is {0}, the electric quantity is {1}%".FormatWith(

data.AlarmTime, data.ElectricQuantity * 100);

});

顯然改進(jìn)后的寫法語義更好：鬧鐘.設(shè)置鬧鈴時間().當(dāng)報警時(()=>{執(zhí)行以下功能})

這種函數(shù)式寫法更簡練，但是也有明顯的缺點，該模型不支持多個觀察者,當(dāng)面包烘烤機使用這樣的API時，會覆蓋牛奶加熱器的函數(shù),即每次只支持一個觀察者使用。

更多信息請查看IT技術(shù)專欄