科普文,給大家介紹觀察者模式的使用場合及其優(yōu)缺點。
模式動機
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觀察者模式是比較常用的設計模式之一,尤其是系統(tǒng)里面涉及到多個復雜子系統(tǒng)時,經(jīng)常會使用到。
它就像系統(tǒng)里面某個子模塊的跑腿,一旦該子模塊發(fā)生變化,它就要為這個子模塊通知其他的子模塊。
一個經(jīng)典的例子就是我們操作系統(tǒng)所使用到的GUI界面,當我們在GUI系統(tǒng)里面使用各種應用程序時,只需要用鼠標輕輕點擊軟件右上方的全屏/非全屏,軟件里面全部的組件就會進行相應的縮放,這里面使用到的就是觀察者模式。
觀察者模式定義:
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定義對象之間多對一的依賴關系,保證當被依賴的對象發(fā)生變化時,所有的依賴者會被自動更新。 -
當一個對象需要通知另外一些對象,而你無法預知哪些對象將被通知時,通過觀察者模式,克制減少對象的偶合關系。
場景案例
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在單片機開發(fā)里面,串口通信是很重要的通信手段。在業(yè)務代碼里面,有很多子模塊都關注著串口通信的數(shù)據(jù)。假設在串口數(shù)據(jù)來臨的時候,我們需要去通知各個子模塊。
偽代碼實現(xiàn):
//串口中斷
urat_isr()
{
...
//通過設置全局變量來通知子模塊一
notify_module1 = 1;
//通過設置全局變量來通知子模塊二
notify_module2 = 1;
//通過設置全局變量來通知子模塊三
notify_module3 = 1;
...
}
...
//主函數(shù),創(chuàng)建多個線程來處理不同任務
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();
...
}
在上面的代碼實現(xiàn)中,串口數(shù)據(jù)發(fā)生更新時,通過給各個全局變量置1來通知各個子模塊。等到各個子模塊得到運行機會后,判斷并更新串口通信數(shù)據(jù)。
在這個實現(xiàn)方案中,串口數(shù)據(jù)通過全局變量來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,必須要改動串口中斷部分代碼。
改進方案
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在多個子系統(tǒng)同時監(jiān)視某一個子系統(tǒng)時,應該添加一個觀察者模塊,來解開通信引起的子系統(tǒng)耦合。
偽代碼實現(xiàn):
//定義觀察對象的數(shù)量
#define num 3
//定義觀察對象
typedef struct object
{
//定義觀察對象的通知接口
void (*update)();
}Object;
//定義觀察者模塊
typedef struct observer
{
Object* objectList[num];
}Observer;
//定義一個觀察者模塊
Observer aobserver;
//主函數(shù),創(chuàng)建多個線程來處理不同任務
int main()
{
//初始化各個觀察對象
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();
...
}
各個子模塊的通知接口,可以像這樣子來實現(xiàn):
//module1通知接口
void Update_module1()
{
//通過設置全局變量來通知子模塊一
notify_module1 = 1;
}
//module2通知接口
void Update_module2()
{
//通過設置全局變量來通知子模塊一
notify_module2 = 1;
}
//module3通知接口
void Update_module3()
{
//通過設置全局變量來通知子模塊一
notify_module3 = 1;
}
總結
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這就是c語言中的觀察者模式,它可以動態(tài)地增加、減少觀察對象,解除子模塊間的直接耦合,可以很好地預防程序需求發(fā)生變化。
但是在實際使用過程中,需要考慮一下開發(fā)效率和運行效率問題:
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一個被觀察者,多個觀察對象,開發(fā)和調(diào)試過程中會稍微復雜一些。
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通知函數(shù)盡可能不要有太大的運行開銷,實在需要進行一些耗時的操作,可以考慮引進類似于Linux系統(tǒng)"中斷上下文"這樣子的機制。
本文授權轉載自公眾號“embed linux share”,作者亞索老哥
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