一、概念
1、观察者模式的动机
“Hands up!”在美国大片中，当美军小队包围一个恐怖分子时，如果恐怖分子有把手伸进口袋或者衣服里的动作，那么美军士兵就会果断开枪射击。这个时候恐怖分子就是观察目标，美军士兵就是观察者，随着观察目标的动作美军士兵做出不同的反应。
在软件系统中也存在类似的情况，一个对象的状态或行为的变化将导致其他对象的状态或行为也发生改变，它们之间将产生联动，为了更好地描述对象之间存在的这种一对多（包括一对一）的联动，观察者模式应运而生。
2、观察者模式的定义
观察者模式（Observer Pattern）：定义对象之间的一种一对多依赖关系，使得每当一个对象状态发生改变时，其相关依赖对象皆得到通知并被自动更新。观察者模式的别名包括发布-订阅（Publish/Subscribe）模式、模型-视图（Model/View）模式、源-监听器（Source/Listener）模式或从属者（Dependents）模式。观察者模式是一种对象行为型模式。
3、观察者模式的4个角色
1）Subject（目标）：目标又称为主题，它是指被观察的对象。在目标中定义了一个观察者集合，一个观察目标可以接受任意数量的观察者来观察，它提供一系列方法来增加和删除观察者对象，同时它定义了通知方法notify()。目标类可以是接口，也可以是抽象类或具体类。
2）ConcreteSubject（具体目标）：具体目标是目标类的子类，通常它包含有经常发生改变的数据，当它的状态发生改变时，向它的各个观察者发出通知；同时它还实现了在目标类中定义的抽象业务逻辑方法（如果有的话）。如果无须扩展目标类，则具体目标类可以省略。
3）Observer（观察者）：观察者将对观察目标的改变做出反应，观察者一般定义为接口，该接口声明了更新数据的方法update()，因此又称为抽象观察者。
4）ConcreteObserver（具体观察者）：在具体观察者中维护一个指向具体目标对象的引用，它存储具体观察者的有关状态，这些状态需要和具体目标的状态保持一致；它实现了在抽象观察者Observer中定义的update()方法。通常在实现时，可以调用具体目标类的attach()方法将自己添加到目标类的集合中或通过detach()方法将自己从目标类的集合中删除。
观察者模式包含观察目标和观察者两类对象，一个目标可以有任意数目的与之相依赖的观察者，一旦观察目标的状态发生改变，所有的观察者都将得到通知。作为对这个通知的响应，每个观察者都将监视观察目标的状态以使其状态与目标状态同步，这种交互也称为发布-订阅(Publish-Subscribe)。观察目标是通知的发布者，它发出通知时并不需要知道谁是它的观察者，可以有任意数目的观察者订阅它并接收通知。
4、结构图
观察者模式
二、示例
1）首先定义一个Observer协议，有一个updateWithSubject()方法，表示抽象观察者；
2）然后定义一个Soldier类，遵循Observer协议，实现协议的方法，表示具体观察者；
3）然后定义一个Subject类，有添加观察者、删除观察者和通知等方法，表示目标类；
4）最后定义一个Terrorist类，有一个hp血量的属性，实现了通知方法，表示具体目标类。
Observer协议：
@class Subject;
// 抽象观察者，接口
@protocol Observer <NSObject>
- (void)updateWithSubject:(Subject *)subject; //声明响应方法
@end
typedef id<Observer> Observer;
Soldier类：
@class Terrorist;
// 士兵类：具体观察者
@interface Soldier : NSObject<Observer>
@property(nonatomic, copy) NSString *name;
- (instancetype)initWithName:(NSString *)name;
@end
@implementation Soldier
- (instancetype)initWithName:(NSString *)name {
self = [super init];
if (self) {
_name = name;
}
return self;
}
- (void)updateWithSubject:(Subject *)subject {
Terrorist *terrorist = (Terrorist *)subject;
NSLog(@"%@反击, %@的hp = %ld", self.name, terrorist.name, terrorist.hp);
}
@end
Subject类：
// 抽象目标类
@interface Subject : NSObject
- (void)attach:(Observer)observer; //注册方法，用于向观察者集合中增加一个观察者
- (void)detach:(Observer)observer; //注销方法，用于在观察者集合中删除一个观察者
- (void)notify; //声明抽象通知方法
- (NSArray *)getObserverList;
@end
@interface Subject ()
//定义一个观察者集合用于存储所有观察者对象
@property(nonatomic, strong) NSMutableArray *observerList;
@end
@implementation Subject
- (instancetype)init
{
self = [super init];
if (self) {
_observerList = [NSMutableArray array];
}
return self;
}
- (void)attach:(Observer)observer {
[self.observerList addObject:observer];
}
- (void)detach:(Observer)observer {
[self.observerList removeObject:observer];
}
- (void)notify {}
- (NSArray *)getObserverList {
return [self.observerList copy];
}
@end
Terrorist类：
// 恐怖分子：具体目标类
@interface Terrorist : Subject
@property(nonatomic, assign) NSInteger hp; //生命值
@property(nonatomic, copy) NSString *name;
- (instancetype)initWithName:(NSString *)name;
@end
@implementation Terrorist
- (instancetype)initWithName:(NSString *)name {
self = [super init];
if (self) {
_name = name;
_hp = 100;
}
return self;
}
- (void)notify {
NSLog(@"%@开始攻击了, hp = %ld", self.name, self.hp);
// 遍历观察者集合，调用每一个观察者的响应方法
for (Observer observer in self.observerList) {
self.hp -= 25;
[observer updateWithSubject:self];
}
}
@end
运行代码：
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// 定义观察目标对象
Subject *Thanos = [[Terrorist alloc] initWithName:@"灭霸"];
// 定义四个观察者对象
Observer IronMan = [[Soldier alloc] initWithName:@"钢铁侠"];
Observer CaptainAmerica = [[Soldier alloc] initWithName:@"美国队长"];
Observer BlackWidow = [[Soldier alloc] initWithName:@"黑寡妇"];
Observer Hulk = [[Soldier alloc] initWithName:@"绿巨人"];
// 添加观察者
[Thanos attach:IronMan];
[Thanos attach:CaptainAmerica];
[Thanos attach:BlackWidow];
[Thanos attach:Hulk];
// 通知大家
[Thanos notify];
}
打印结果：
灭霸开始攻击了, hp = 100
钢铁侠反击, 灭霸的hp = 75
美国队长反击, 灭霸的hp = 50
黑寡妇反击, 灭霸的hp = 25
绿巨人反击, 灭霸的hp = 0
三、总结
观察者模式是一种使用频率非常高的设计模式，无论是移动应用、Web应用或者桌面应用，观察者模式几乎无处不在，它为实现对象之间的联动提供了一套完整的解决方案，凡是涉及到一对一或者一对多的对象交互场景都可以使用观察者模式。
1、优点
1、观察者模式可以实现表示层和数据逻辑层的分离，定义了稳定的消息更新传递机制，并抽象了更新接口，使得可以有各种各样不同的表示层充当具体观察者角色。
2、观察者模式在观察目标和观察者之间建立一个抽象的耦合。观察目标只需要维持一个抽象观察者的集合，无须了解其具体观察者。由于观察目标和观察者没有紧密地耦合在一起，因此它们可以属于不同的抽象化层次。
3、观察者模式支持广播通信，观察目标会向所有已注册的观察者对象发送通知，简化了一对多系统设计的难度。
4、观察者模式满足“开闭原则”的要求，增加新的具体观察者无须修改原有系统代码，在具体观察者与观察目标之间不存在关联关系的情况下，增加新的观察目标也很方便。
2、缺点
1、如果一个观察目标对象有很多直接和间接观察者，将所有的观察者都通知到会花费很多时间。
2、如果在观察者和观察目标之间存在循环依赖，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。
3、观察者模式没有相应的机制让观察者知道所观察的目标对象是怎么发生变化的，而仅仅只是知道观察目标发生了变化。
3、适用场景
一个对象的改变将导致一个或多个其他对象也发生改变，而并不知道具体有多少对象将发生改变，也不知道这些对象是谁。
4、iOS应用举例
iOS中的KVO、NSNotication都是观察者模式。其中，NSNotificationCenter和NSNotification实现了一对多的发布-订阅模型。KVO是被观察的对象直接向观察者发出通知，一般用于绑定特定对象属性的值。
Demo地址：iOS-Design-Patterns
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