觀察者模式

在上一篇我們推導出需要 Observer 抽象基礎類別的原因，本篇我們來探討需要 Subject 抽象基礎類別的原因。

主題通知觀察者資料更新有兩種方式，一種是直接將資料推 (push) 送給觀察者；另一種是先通知觀察者，等觀察者有時間再回主題拉 (pull) 資料。

如果是將資料推 (push) 送給觀察者，Update 需要修改為傳遞資料參數，如下：

class IObserver
{
public:
	virtual ~IObserver() = 0
	{}
public:
	virtual void Update(double dPrice) = 0;
};
// 技術分析
class CTAViewObserver : public IObserver
{
public:
	virtual void Update(double dPrice) override
	{}
};

開發看盤軟體時，單一頁面觀察者不會只顯示一檔股票， 如果我們的觀察者對多個股票主題有興趣會怎麼樣呢？假設現在關注的主題有兩個，台積電與鴻海。

class CTSMCStockSubject final // 台積電
{
public:
	void Subscribe(const std::shared_ptr<IObserver>& ob)
	{
		m_observers.emplace(ob);
	}
	void Unsubscribe(const std::shared_ptr<IObserver>& ob)
	{
		m_observers.erase(ob);
	}
	void Notify()
	{
		for (auto& ob : m_observers)
		{
			double dPrice = 300;
			ob->Update(dPrice);
		}
	}
private:
	std::set<std::shared_ptr<IObserver>> m_observers;
};
class CFoxconnStockSubject final // 鴻海
{
public:
	void Notify()
	{
		for (auto& ob : m_observers)
		{
			double dPrice = 70;
			ob->Update(dPrice);
		}
	}
	// 其他程式碼省略...
};

注意 Notify 內呼叫的 Update 並沒有傳識別參數，那麼觀察者又怎麼知道是那個主題通知它呢？因此我們可能會修改為多傳一個股票代碼 (sStockID) 給 Update。

class IObserver
{
public:
	virtual ~IObserver() = 0
	{}
public:
	virtual void Update(const std::string& stockID, double dPrice) = 0;
};
// 技術分析
class CTAViewObserver : public IObserver
{
public:
	virtual void Update(const std::string& stockID, double dPrice) override
	{}
};

那如果是先通知，等有時間再回主題拉 (pull) 資料呢？勢必 Update 就要傳入不同主題類別的指標，因此引進 Subject 抽象基礎類別就有必要。

class ISubject
{
public:
	virtual ~ISubject() = 0
	{}
public:
	virtual void Subscribe(const std::shared_ptr<IObserver>& ob) = 0;
	virtual void Unsubscribe(const std::shared_ptr<IObserver>& ob) = 0;
	virtual void Notify() = 0;
public:
	virtual std::string GetStockID() const = 0;
	virtual double GetPrice() const = 0;
};
// 台積電
class CTSMCStockSubject : public ISubject
{
	// 其他程式碼省略...
public:
	virtual void Notify() override
	{
		for (auto& ob : m_observers)
		{
			ob->Update(this);
		}
	}
public:
	virtual std::string GetStockID() const override
	{
		return "2330.TW";
	}
	virtual double GetPrice() const override
	{
		return 300;
	}
private:
	std::set<std::shared_ptr<IObserver>> m_observers;
};
// 鴻海
class CFoxconnStockSubject : public ISubject
{
	// 其他程式碼省略...
public:
	virtual std::string GetStockID() const override
	{
		return "2317.TW";
	}
	virtual double GetPrice() const override
	{
		return 70;
	}
};

Update 改為接收 ISubject*，其他參數都可以省略。

class IObserver
{
public:
	virtual ~IObserver() = 0
	{}
public:
	virtual void Update(ISubject* pSubject) = 0;
};
// 技術分析
class CTAViewObserver : public IObserver
{
public:
	virtual void Update(ISubject* pSubject) override
	{
		// 這裡可以先將 pSubject 儲存，稍後有時間再回主題類別拉 (pull) 資料
		m_mapStockID2Subject[pSubject->GetStockID()] = pSubject;
	}
private:
	std::map<std::string, ISubject*> m_mapStockID2Subject;
};

到此為止說明了需要 Subject 抽象基礎類別的原因，下一篇會對設計做更深入的探討。

一個主題可能有多個觀察者，例如技術分析 ( 觀察者1 )，當日走勢 (觀察者 2) 等多個觀察者關注相同的主題。

因為上一篇的設計沒有 Observer 抽象基礎類別，為了滿足多個觀察者的需求，或許會想到可以新增成員變數 ViewType 來區分不同的觀察者，擁有 $View_TA 的是技術分析，而擁有 $View_Tick 的是當日走勢。

enum class ViewType
{
	$View_TA, // 技術分析
	$View_Tick // 當日走勢
};
class CObserver final // 台積電資料的觀察者
{
public:
	CObserver(ViewType eType) : m_eType(eType)
	{}
public:
	void Update(CTSMCStockSubject* pSubject)
	{}
private:
	ViewType m_eType;
};

int main()
{
	auto ob1 = std::make_shared<CObserver>(ViewType::$View_TA); // 技術分析
	auto ob2 = std::make_shared<CObserver>(ViewType::$View_Tick); // 當日走勢
	CTSMCStockSubject subject;
	subject.Subscribe(ob1);
	subject.Subscribe(ob2);
	subject.Notify();
	subject.Unsubscribe(ob2);
	subject.Unsubscribe(ob1);
	return 0;
}

但這樣勢必 CObserver 內會有許多 if … else … 的判斷敘述去處理 $View_TA 及 $View_Tick 的分支 case，或許還有人進一步想到用狀態模式 (State pattern) 來重構 CObserver。

其實這些都是本末倒置，正確做法就是需要有 Observer 抽象基礎類別的存在，不同的觀察者繼承此抽象基礎類別並實作之，對應的處理邏輯寫在各自的衍生類別內，消除了 CObserver 內可能的 if (ViewType == $View_TA) else … 的判斷處理。

class IObserver // Observer 抽象基礎類別
{
public:
	virtual ~IObserver() = 0
	{}
public:
	virtual void Update(CTSMCStockSubject* pSubject) = 0;
};
// 技術分析
class CTAViewObserver : public IObserver
{
public:
	virtual void Update(CTSMCStockSubject* pSubject) override
	{}
};
// 商品盤勢
class CTickViewObserver : public IObserver
{
public:
	virtual void Update(CTSMCStockSubject* pSubject) override
	{}
};

CTSMCStockSubject 類別內所有的 CObserver 也要修改成 IObserver。

class CTSMCStockSubject final // 台積電資料的主題
{
public:
	void Subscribe(const std::shared_ptr<IObserver>& ob)
	{
		m_observers.emplace(ob);
	}
	void Unsubscribe(const std::shared_ptr<IObserver>& ob)
	{
		m_observers.erase(ob);
	}
	void Notify()
	{
		for (auto& ob : m_observers)
		{
			ob->Update(this);
		}
	}
private:
	std::set<std::shared_ptr<IObserver>> m_observers;
};

使用方式改為直接 new 出對應的 class，不必再使用 ViewType 區分，程式更為清楚明確。

int main()
{
	auto ob1 = std::make_shared<CTAViewObserver>(); // 技術分析
	auto ob2 = std::make_shared<CTickViewObserver>(); // 當日走勢
	CTSMCStockSubject subject;
	subject.Subscribe(ob1);
	subject.Subscribe(ob2);
	subject.Notify();
	subject.Unsubscribe(ob2);
	subject.Unsubscribe(ob1);
}