科普文，給大家介紹觀察者模式的使用場(chǎng)合及其優(yōu)缺點(diǎn)。

觀察者模式是比較常用的設(shè)計(jì)模式之一，尤其是系統(tǒng)里面涉及到多個(gè)復(fù)雜子系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)常會(huì)使用到。

它就像系統(tǒng)里面某個(gè)子模塊的跑腿，一旦該子模塊發(fā)生變化，它就要為這個(gè)子模塊通知其他的子模塊。

一個(gè)經(jīng)典的例子就是我們操作系統(tǒng)所使用到的GUI界面，當(dāng)我們?cè)贕UI系統(tǒng)里面使用各種應(yīng)用程序時(shí)，只需要用鼠標(biāo)輕輕點(diǎn)擊軟件右上方的全屏/非全屏，軟件里面全部的組件就會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的縮放，這里面使用到的就是觀察者模式。

觀察者模式定義:

• 定義對(duì)象之間多對(duì)一的依賴關(guān)系，保證當(dāng)被依賴的對(duì)象發(fā)生變化時(shí)，所有的依賴者會(huì)被自動(dòng)更新。
• 當(dāng)一個(gè)對(duì)象需要通知另外一些對(duì)象，而你無(wú)法預(yù)知哪些對(duì)象將被通知時(shí)，通過(guò)觀察者模式，克制減少對(duì)象的偶合關(guān)系。

在單片機(jī)開(kāi)發(fā)里面，串口通信是很重要的通信手段。在業(yè)務(wù)代碼里面，有很多子模塊都關(guān)注著串口通信的數(shù)據(jù)。假設(shè)在串口數(shù)據(jù)來(lái)臨的時(shí)候，我們需要去通知各個(gè)子模塊。

偽代碼實(shí)現(xiàn):

//串口中斷
urat_isr()
{
...
  //通過(guò)設(shè)置全局變量來(lái)通知子模塊一
  notify_module1 = 1;
  //通過(guò)設(shè)置全局變量來(lái)通知子模塊二
  notify_module2 = 1;
  //通過(guò)設(shè)置全局變量來(lái)通知子模塊三
  notify_module3 = 1;
...
}

...
//主函數(shù),創(chuàng)建多個(gè)線程來(lái)處理不同任務(wù)
int main()
{
...
//線程1(子模塊一)
create_thread1();
//線程2(子模塊二)
create_thread2();
//線程3(子模塊三)
create_thread3();
...

}

在上面的代碼實(shí)現(xiàn)中，串口數(shù)據(jù)發(fā)生更新時(shí)，通過(guò)給各個(gè)全局變量置1來(lái)通知各個(gè)子模塊。等到各個(gè)子模塊得到運(yùn)行機(jī)會(huì)后，判斷并更新串口通信數(shù)據(jù)。

在這個(gè)實(shí)現(xiàn)方案中，串口數(shù)據(jù)通過(guò)全局變量來(lái)通知子模塊的方式非常死板，一旦需要通知的子模塊發(fā)生變化，必須要改動(dòng)串口中斷部分代碼。

在多個(gè)子系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)視某一個(gè)子系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該添加一個(gè)觀察者模塊，來(lái)解開(kāi)通信引起的子系統(tǒng)耦合。

偽代碼實(shí)現(xiàn):

//定義觀察對(duì)象的數(shù)量
#define num 3

//定義觀察對(duì)象
typedef struct object
{
   //定義觀察對(duì)象的通知接口
   void (*update)();
}Object;

//定義觀察者模塊
typedef struct observer
{
   Object* objectList[num];
}Observer;

//定義一個(gè)觀察者模塊
Observer aobserver;
//主函數(shù),創(chuàng)建多個(gè)線程來(lái)處理不同任務(wù)
int main()
{
//初始化各個(gè)觀察對(duì)象
aobserver.objectList[0]->update = Update_module1;
aobserver.objectList[1]->update = Update_module2;
aobserver.objectList[2]->update = UpdateUpdate_module3;
...
//線程1(子模塊一)
create_thread1();
//線程2(子模塊二)
create_thread2();
//線程3(子模塊三)
create_thread3();
...

}
//串口中斷
urat_isr()
{
...
 for(i = 0; i < num; i++)
   aobserver.objectList[i]->update();
...
}

各個(gè)子模塊的通知接口，可以像這樣子來(lái)實(shí)現(xiàn):

//module1通知接口
void Update_module1()
{
  //通過(guò)設(shè)置全局變量來(lái)通知子模塊一
  notify_module1 = 1;
}

//module2通知接口
void Update_module2()
{
  //通過(guò)設(shè)置全局變量來(lái)通知子模塊一
  notify_module2 = 1;
}

//module3通知接口
void Update_module3()
{
  //通過(guò)設(shè)置全局變量來(lái)通知子模塊一
  notify_module3 = 1;
}

這就是c語(yǔ)言中的觀察者模式，它可以動(dòng)態(tài)地增加、減少觀察對(duì)象，解除子模塊間的直接耦合，可以很好地預(yù)防程序需求發(fā)生變化。

但是在實(shí)際使用過(guò)程中，需要考慮一下開(kāi)發(fā)效率和運(yùn)行效率問(wèn)題:

• 一個(gè)被觀察者，多個(gè)觀察對(duì)象，開(kāi)發(fā)和調(diào)試過(guò)程中會(huì)稍微復(fù)雜一些。

• 通知函數(shù)盡可能不要有太大的運(yùn)行開(kāi)銷，實(shí)在需要進(jìn)行一些耗時(shí)的操作，可以考慮引進(jìn)類似于Linux系統(tǒng)"中斷上下文"這樣子的機(jī)制。