观察者模式

观察者模式（Observer Pattern） 是一种行为型设计模式，它定义了对象之间 一对多的依赖关系，当一个对象（称为“主题”或“被观察者”）的状态发生改变时，所有依赖于它的对象（称为“观察者”）都会自动收到通知并更新。

🎯 核心思想

解耦：被观察者和观察者之间松耦合，彼此不知道对方的具体实现。
自动通知：被观察者状态变化时，自动广播通知给所有注册的观察者。
动态注册/注销：观察者可以动态地添加或移除。

🧱 角色组成

角色	说明
Subject（主题 / 被观察者）	它保存着被观察的状态。它维护一个观察者列表，并提供用于订阅、取消订阅和通知观察者的方法
Observer（观察者）	定义接收更新的接口，通知观察者主题的状态变化
ConcreteSubject（具体主题）	具体的被观察者，状态变化时通知所有观察者
ConcreteObserver（具体观察者）	实现更新逻辑，对接收到的通知做出反应

🌐 实际应用场景

场景	说明
GUI 事件系统	按钮点击、鼠标移动等事件通知
MVC 架构	View 观察 Model 的变化
消息队列 / 发布-订阅系统	如 Kafka、Redis Pub/Sub
游戏开发	角
日志监控	日志生成时通知色状态变化通知 UI 或 AI多个处理模块
股票价格监控	股价变动通知多个投资者对象

✅ 优点

优点	说明
松耦合	被观察者和观察者之间无直接依赖
可扩展性	可以动态添加/删除观察者
支持广播通信	一个主题可通知多个观察者
符合开闭原则	扩展新观察者无需修改主题

❌ 缺点

缺点	说明
性能问题	观察者过多时，通知可能耗时
内存泄漏风险	若未正确注销，观察者可能无法被释放（尤其在使用裸指针时）
通知顺序不确定	通常不保证通知顺序
循环依赖	观察者反过来影响被观察者可能导致无限循环

🆚 与发布-订阅模式（Pub-Sub）的区别

特性	观察者模式	发布-订阅模式
耦合度	紧耦合（直接引用）	松耦合（通过消息中间件）
通信方式	同步调用	通常异步
中间件	无	有（如消息队列）
适用范围	同一进程内	可跨进程、跨网络

🔍 简单说：观察者模式是“直接通知”，发布-订阅是“通过邮局中转”。

✅ 总结

观察者模式是一种强大且常用的设计模式，特别适合：

需要 状态变化通知 的场景
实现 事件驱动架构
构建 响应式系统

实现

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#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <memory>
#include <string>

using namespace std;

class Observer {
public:
    virtual ~Observer() = default;
    virtual void update(const string& newMessage) = 0;
};

class Subject {
public:
    virtual ~Subject() = default;
    virtual void sub_register(std::shared_ptr<Observer> observer) = 0;  //由于register为关键字，所以函数
    virtual void sub_unregister(const string& name, std::shared_ptr<Observer> observer) = 0; //为了注销提示名字，增加了name参数
    virtual void notify() = 0;
};

class GroupChat : public Subject {
private:
    vector<std::shared_ptr<Observer>> observers;
    vector<string> messages;
public:
    void sub_register(std::shared_ptr<Observer> observer) override {
        observers.push_back(observer);
    }

    void sub_unregister(const string& name, std::shared_ptr<Observer> observer) override {
        observers.erase(
            std::remove(observers.begin(), observers.end(), observer),
            observers.end()
        );
        std::cout << name << " Observer unregistered.\n";
    }

    void notify() override {
        for (auto& observer : observers) {
            observer->update(messages.back());
        }
    }

    void sendMessage(const string& msg) {
        messages.push_back(msg);
        notify();
    }
};

class Friend : public Observer {
private:
    string name;
public:
    Friend(const string& n) : name(n) {}

    void update(const string& newMessage) override {
        cout << name << " received a message: " << newMessage << endl;
    }

    string get_name() {
        return name;
    }
};

int main() {
    auto chat = std::make_shared<GroupChat>();
    auto friend1 = std::make_shared<Friend>("Alice");
    auto friend2 = std::make_shared<Friend>("Bob");
    auto friend3 = std::make_shared<Friend>("Charlie");

    chat->sub_register(friend1);
    chat->sub_register(friend2);
    chat->sub_register(friend3);

    chat->sendMessage("Hey everyone, let's plan our trip!");
    

    chat->sub_unregister(friend1->get_name(), friend1);
    chat->sendMessage("Alice get out!");

    chat->sub_unregister(friend2->get_name(), friend2);
    chat->sendMessage("Bob get out!");

    chat->sub_unregister(friend3->get_name(), friend3);
    chat->sendMessage("Charlie get out!");

    return 0;
}

Refernece

https://www.geeksforgeeks.org/system-design/observer-pattern-c-design-patterns/ https://refactoring.guru/design-patterns/observer/cpp/example https://www.bogotobogo.com/DesignPatterns/observer.php https://medium.com/@lokeshbihani99/observer-pattern-in-c-366a1e9226f6 https://github.com/gayashanbc/observer-pattern-cpp