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php 觀察者模式

觀察者模式,也稱釋出-訂閱模式,定義了一個被觀察者和多個觀察者的、一對多的物件關係。

在被觀察者狀態發生變化的時候,它的所有觀察者都會收到通知,並自動更新。

觀察者模式通常用在實時事件處理系統、元件間解耦、資料庫驅動的訊息佇列系統,同時也是MVC設計模式中的重要組成部分。

以下我們以訂單建立為例。

當訂單建立後,系統會發送郵件和簡訊,並儲存日誌記錄。

1 問題

在沒有用觀察者模式的時候,如下:

class Order
{
    // 訂單狀態
    private $state = 0;

    // 訂單狀態有變化時傳送通知
    public function addOrder()
    {
        $this->state = 1;
        // 傳送郵件
        Email::update($this->state);
        // 簡訊通知
        Message::update($this->state);
        // 記錄日誌
        Log::update();
        // 其他更多通知
    }
}

程式碼中,在Order類中呼叫各類的方法來實現通知。當在客戶端建立訂單:

$order = new Order();
$order->addOrder();

就會同時產生三個通知:傳送郵件、傳送簡訊和記錄日誌。

在系統小的時候,這是非常快捷有效的方式。

可是,當系統變大的時候,這種方法馬上面臨難以擴充套件的問題,並且容易出錯:

  1. 如果訂單不需要某種通知,比如不需要記錄日誌,則必須修改Order類,做狀態的判斷;
  2. 如果再加一種通知方式,如系統訊息通知,則除了增加新類,同時還需要修改Order類和客戶端。

這兩條都不符合面向物件中的開閉原則,會讓系統越來越難維護。

2 解決

接下來我們用觀察者模式解決這個問題。

2.1 被觀察者

被觀察者是一些具體的例項,比如訂單管理、使用者登陸、評論回覆、狀態稽核等等。

別的功能會依賴於它們的狀態進行各種動作。

/**
 * 被觀察者介面
 */
interface Observable
{
    // 新增/註冊觀察者
    public function attach(Observer $observer);
    // 刪除觀察者
    public function detach(Observer $observer);
    // 觸發通知
    public function notify();
}

/**
 * 被觀察者
 * 職責:新增觀察者到$observers屬性中,
 * 有變動時通過notify()方法執行通知
 */
class Order implements Observable
{
    // 儲存觀察者
    private $observers = array();
    // 訂單狀態
    private $state = 0;

    // 新增(註冊)觀察者
    public function attach(Observer $observer)
    {
        $key = array_search($observer, $this->observers);
        if ($key === false) {
            $this->observers[] = $observer;
        }
    }

    // 移除觀察者
    public function detach(Observer $observer)
    {
        $key = array_search($observer, $this->observers);
        if ($key !== false) {
            unset($this->observers[$key]);
        }
    }

    // 遍歷呼叫觀察者的update()方法進行通知,不關心其具體實現方式
    public function notify()
    {
        foreach ($this->observers as $observer) {
            // 把本類物件傳給觀察者,以便觀察者獲取當前類物件的資訊
            $observer->update($this);
        }
    }

    // 訂單狀態有變化時傳送通知
    public function addOrder()
    {
        $this->state = 1;
        $this->notify();
    }

    // 獲取提供給觀察者的狀態
    public function getState()
    {
        return $this->state;
    }
}

被觀察者至少要實現attach()detach()notify()三個方法,用以新增、刪除和通知觀察者。

通知的方式是,在類中的其他方法(如:建立訂單)呼叫notify()方法。

另外,觀察者可能用到被觀察者的一些狀態資訊。

所以,要在notify()中把當前物件作為引數傳給觀察者,方便其通過提供的public方法獲得被觀察者的狀態資訊。

本例用getState()方法供給觀察者獲取狀態資訊。

2.2 觀察者

觀察者可能有多個,但每個觀察者都必須實現Observer介面規定的update()方法,這是接收被觀察者通知的唯一渠道。

/**
 * 觀察者介面
 */
interface Observer
{
    // 接收到通知的處理方法
    public function update(Observable $observable);
}

/**
 * 觀察者1:傳送郵件
 */
class Email implements Observer
{
    public function update(Observable $observable)
    {
        $state = $observable->getState();
        if ($state) {
            echo '傳送郵件:您已經成功下單。';
        } else {
            echo '傳送郵件:下單失敗,請重試。';
        }
    }
}

/**
 * 觀察者2:簡訊通知
 */
class Message implements Observer
{
    public function update(Observable $observable)
    {
        $state = $observable->getState();
        if ($state) {
            echo '簡訊通知:您已下單成功。';
        } else {
            echo '簡訊通知:下單失敗,請重試。';
        }
    }
}

/**
 * 觀察者3:記錄日誌
 */
class Log implements Observer
{
    public function update(Observable $observable)
    {
        echo '記錄日誌:生成了一個訂單記錄。';
    }
}

這裡有三個觀察者:傳送郵件、簡訊通知和記錄日誌,它們都實現了update()方法。

其中,傳送郵件和簡訊依賴於訂單、也就是被觀察者的狀態,來決定傳送訊息的內容,記錄日誌則不需要訂單的狀態。

2.3 客戶端

然後我們建立一個客戶端,內容:

// 建立觀察者物件
$email = new Email();
$message = new Message();
$log = new Log();
// 建立訂單物件
$order = new Order();

// 向訂單物件中註冊3個觀察者:傳送郵件、簡訊通知、記錄日誌
$order->attach($email);
$order->attach($message);
$order->attach($log);
// 新增訂單,新增時會自動傳送通知給觀察者
$order->addOrder();

echo '<br />';

// 刪除記錄日誌觀察者
$order->detach($log);
// 新增另一個訂單,會再次傳送通知給觀察著
$order->addOrder();

執行應用後,會輸出這樣的訊息:

傳送郵件:您已經成功下單。新增日誌:生成了一個訂單記錄。系統訊息:您已下單成功。
傳送郵件:您已經成功下單。新增日誌:生成了一個訂單記錄。

對於不需要通知的觀察者,用detach()移出觀察者列表即可。

這種情況就解開了類之間的耦合。

2.4 新增觀察者

如果再需要新增一個觀察者,如下,只需要新增觀察者類本身,實現update()方法。

/**
 * 觀察者4:系統訊息
 */
class Alert implements Observer
{
    public function update(Observable $observable)
    {
        echo '系統訊息:您的訂單有更新了~~~';
    }
}

再到客戶端中註冊Alert類到觀察者列表中:

// 建立“系統訊息”觀察者
$alert = new Alert();
// 註冊觀察者到訂單物件中
$order->attach($alert);

就能訂閱被觀察者的通知。

3 特點

在觀察者模式中,被觀察者完全不需要關心觀察者,在自身狀態有變化是,遍歷執行觀察者update()方法即完成通知。

在觀察者模式中,被觀察者通過新增attach()方法,提供給觀察者註冊,使自己變得可見。

當被觀察者改變時,給註冊的觀察者傳送通知。至於觀察者如何處理通知,被觀察者不需要關心。

這是一種良好的設計,物件之間不必相互理解,同樣能夠相互通訊。

UML如下:

面向物件程式設計中,任何物件的狀態都非常重要,它們是物件間互動的橋樑。

當一個物件的改變需要被其他物件關注時,觀察者模式就派上用場了。