观察者模式观察者模式详解与实践 - 一个评测编程专家的视角观察者模式和发布订阅模式的区别

观察者模式和发布订阅模式都是设计模式中的一种，它们都涉及到多个对象之间的通信。观察者模式是一种行为型设计模式，它允许对象定义一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，所有依赖于它的对象都会收到通知并自动更新。而发布订阅模式则是一种事件驱动的模式，它通过事件来传递消息，实现不同组件之间的解耦。

本文目录导读：

1. 观察者模式简介
2. 观察者模式的优缺点
3. 观察者模式实践案例

在计算机科学领域，设计模式是一种被广泛接受和应用的解决特定问题的方法，观察者模式(Observer Pattern)是设计模式中的一种，它主要用于实现对象之间的松耦合，使得当一个对象的状态发生变化时，所有依赖于它的对象都能得到通知并自动更新，本文将从评测编程专家的角度，对观察者模式进行详细解读，并通过实际案例进行实践演示。

观察者模式简介

观察者模式定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象，当主题对象发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己，观察者模式主要有两类对象：主题(Subject)和观察者(Observer)。

1、主题(Subject):主题是一个具体的类，它维护了一个观察者列表，用于存储所有关注自身状态变化的观察者对象，主题可以添加、删除观察者，还可以通知所有观察者有关于自身状态的变化。

2、观察者(Observer):观察者是一个接口或抽象类，它定义了一个更新方法，用于在主题状态发生变化时执行相应的操作，具体的观察者类需要实现这个更新方法，以便在收到通知时执行自己的逻辑。

观察者模式的优缺点

1、优点：

(1)解耦：观察者模式实现了对象之间的松耦合，使得当一个对象的状态发生变化时，不需要知道具体有多少个依赖于它的对象，也不需要关心这些对象是如何实现的，这样可以降低系统的复杂度，提高可维护性。

(2)灵活：观察者模式可以很容易地扩展到其他场景，例如事件驱动、命令回调等，只要定义好主题和观察者之间的关系，就可以方便地实现各种功能。

(3)易于测试：由于观察者模式将状态变化的通知集中在主题对象中，因此可以轻松地对主题进行单元测试，而不需要考虑其内部的实现细节。

2、缺点：

(1)性能开销：当有大量的观察者对象关注同一个主题时，通知所有观察者的操作可能会带来一定的性能开销，但这种开销通常可以通过优化算法或使用缓存来缓解。

(2)循环依赖：在某些情况下，可能会出现主题对象和观察者对象之间的循环依赖关系，这种情况下，需要使用一些技巧来避免死循环，例如引入一个第三方中介对象来解除循环依赖。

观察者模式实践案例

下面我们通过一个简单的购物车系统示例，演示如何使用观察者模式来实现商品价格变化的通知，在这个系统中，用户可以添加商品到购物车，当商品价格发生变化时，购物车会自动刷新商品信息。

1、定义主题接口(ShoppingCart):

from abc import ABC, abstractmethod
class ShoppingCart(ABC):
    @abstractmethod
    def add_item(self, item):
        pass
    @abstractmethod
    def remove_item(self, item):
        pass

2、实现具体的购物车类(ConcreteShoppingCart):

class ConcreteShoppingCart(ShoppingCart):
    def __init__(self):
        self.items = []
        self.observers = []
    def add_item(self, item):
        self.items.append(item)
        self.notify_observers()
    def remove_item(self, item):
        self.items.remove(item)
        self.notify_observers()

3、实现具体的商品类(ConcreteItem),并在其中定义一个观察者接口(ItemObserver):

from abc import ABC, abstractmethod
class Item(ABC):
    def __init__(self, name, price):
        self.name = name
        self.price = price
        self.observer = None
    def set_observer(self, observer):
        self.observer = observer
        self.observer.update()
class ItemObserver(ABC):
    @abstractmethod
    def update(self):
        pass

4、实现具体的商品类的具体实例(ConcreteItemA和ConcreteItemB),并实现ItemObserver接口：

class ConcreteItemA(Item):
    def __init__(self, name):
        super().__init__(name, 100)
        self.observer = ConcreteItemAObserver()
        self.set_observer(self.observer)
class ConcreteItemB(Item):
    def __init__(self, name):
        super().__init__(name, 200)
        self.observer = ConcreteItemBObserver()
        self.set_observer(self.observer)

5、实现具体的商品类的具体观察者实例(ConcreteItemAObserver和ConcreteItemBObserver),并实现ItemObserver接口中的update方法：

class ConcreteItemAObserver(ItemObserver):
    def update(self):
        print("ConcreteItemA的价格从100变为了新价格")
        # 其他处理逻辑...