一、Python觀察者模式介紹

Python觀察者模式是一種行為型設(shè)計(jì)模式，它將對(duì)象分成兩個(gè)部分：觀察者和主題。觀察者在主題狀態(tài)改變時(shí)被通知并且更新自己。

功能：

• 通過解耦來實(shí)現(xiàn)可重用性和靈活性。
• 提供了一種對(duì)象間的一對(duì)多依賴關(guān)系，當(dāng)一個(gè)對(duì)象改變狀態(tài)時(shí)，所有依賴對(duì)象都會(huì)收到通知。
• 主題和觀察者之間是松散耦合的，它們可以獨(dú)立地改變。

優(yōu)點(diǎn)：

• 提供靈活性，減少類間的耦合度。
• 可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的發(fā)布-訂閱機(jī)制，并且觀察者可在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地加入或離開主題。
• 實(shí)現(xiàn)開放-封閉原則，使得主題和觀察者可以獨(dú)立地?cái)U(kuò)展和修改。

缺點(diǎn)：

• 觀察者過多會(huì)導(dǎo)致通知效率等性能問題。
• 如果觀察者與主題相互依賴，修改其中任意一方的代碼都需要修改對(duì)方的代碼，不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)。

應(yīng)用場(chǎng)景：

• 當(dāng)一個(gè)對(duì)象的改變需要同時(shí)改變其他對(duì)象時(shí)，比如消息訂閱模型。
• 當(dāng)一個(gè)抽象模型有兩個(gè)方面，其中一個(gè)方面需要依賴另外一個(gè)方面時(shí)。

使用方式：

• 定義觀察者類，包含需要執(zhí)行的方法。
• 定義主題類，包含觀察者列表和通知觀察者的方法。
• 在主題類的方法中通知觀察者。

在應(yīng)用程序開發(fā)中的應(yīng)用：

• GUI界面中的控件更新。
• 消息訂閱模型。
• 日志記錄器。

二、觀察者模式使用

工作原理：

• 觀察者將自己注冊(cè)到主題中。
• 主題維護(hù)一個(gè)觀察者列表。
• 當(dāng)主題狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，通知所有觀察者。
• 觀察者執(zhí)行相應(yīng)的操作。

示例一：實(shí)現(xiàn)信息通知功能

假設(shè)我們要實(shí)現(xiàn)一個(gè)天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)，當(dāng)天氣發(fā)生變化時(shí)，需要將信息通知給所有的觀察者。這是一個(gè)常見的觀察者模式的應(yīng)用場(chǎng)景，下面舉例詳細(xì)說明 Python觀察者模式的工作原理和使用方法。

首先，我們需要定義兩個(gè)類：主題類和觀察者類。主題類包含一個(gè)觀察者列表和通知觀察者的方法，觀察者類包含需要執(zhí)行的方法。WeatherSubject類為天氣主題類，包含observers列表和register_observer、remove_observer、notify_observers、set_temperature等方法。WeatherObserver類為觀察者類，包含name屬性和update方法。在update方法中，觀察者會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作，例如打印收到通知的信息。

接下來，我們可以創(chuàng)建主題對(duì)象和觀察者對(duì)象，并將觀察者對(duì)象注冊(cè)到主題對(duì)象中。創(chuàng)建了一個(gè)主題對(duì)象subject和兩個(gè)觀察者對(duì)象observer_1和observer_2，并將觀察者對(duì)象注冊(cè)到主題對(duì)象中。

現(xiàn)在，我們可以改變天氣信息，然后通知所有的觀察者。代碼如下：

# *********************************觀察者模式實(shí)現(xiàn)信息通知功能
# 主題類
class WeatherSubject():
    def __init__(self):
        self.observers = [] # 初始化觀察者數(shù)組
        self.temperature = None # 初始化溫度
    def register_observer(self, observer):
        self.observers.append(observer)

    def remove_observer(self, observer):
        self.observers.remove(observer)

    def notify_observer(self):
        for observer in self.observers:
            observer.update(self.temperature) # 通知觀察者溫度

    def set_temperature(self, temperature):
        self.temperature = temperature # 設(shè)置溫度
        self.notify_observer() # 通知觀察者

# 觀察者類
class WeatherObserver():
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def update(self, temperature):
        print(f"{self.name}收到溫度通知：溫度為{temperature}℃")

subject = WeatherSubject()

observer1 = WeatherObserver("name1")
observer2 = WeatherObserver("name2")

subject.register_observer(observer1)
subject.register_observer(observer2)

subject.set_temperature(20)

運(yùn)行結(jié)果

name1收到溫度通知：溫度為20℃
name2收到溫度通知：溫度為20℃

在上述代碼中，我們將溫度設(shè)置為20℃，然后調(diào)用set_temperature方法通知所有的觀察者。觀察者會(huì)收到通知并執(zhí)行相應(yīng)的操作，例如打印收到通知的信息。

這就是 Python觀察者模式的工作原理和使用方法。當(dāng)主題狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，通知所有的觀察者，執(zhí)行相應(yīng)的操作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)象間的一對(duì)多依賴關(guān)系。

示例二：實(shí)現(xiàn)消息訂閱功能

下面我們以一個(gè)簡單的消息訂閱系統(tǒng)為例，詳細(xì)說明 Python觀察者模式實(shí)現(xiàn)消息訂閱功能。

首先，我們需要定義兩個(gè)類：主題類和觀察者類。主題類包含一個(gè)觀察者列表和通知觀察者的方法，觀察者類包含需要執(zhí)行的方法。，NewsSubject類為新聞主題類，包含observers字典和register_observer、remove_observer、notify_observers、set_news等方法。其中，observers字典的鍵為訂閱主題，值為觀察者列表。NewsObserver類為觀察者類，包含name屬性和update方法。

接下來，我們可以創(chuàng)建主題對(duì)象和觀察者對(duì)象，并將觀察者對(duì)象注冊(cè)到主題對(duì)象中。創(chuàng)建了一個(gè)主題對(duì)象subject和三個(gè)觀察者對(duì)象observer_1、observer_2和observer_3，并將觀察者對(duì)象注冊(cè)到主題對(duì)象中，每個(gè)觀察者訂閱不同的新聞主題。

現(xiàn)在，我們可以發(fā)布新聞消息，然后通知訂閱相應(yīng)主題的觀察者。具體代碼如下：

# *********************************觀察者模式實(shí)現(xiàn)消息訂閱功能

# 新聞主題類
class NewsSubject():
    def __init__(self):
        self.observers = {} # 字典
        self.news = None

    def register_observer(self, observer, topic):
        if topic not in self.observers:
            self.observers[topic] = []
        self.observers[topic].append(observer)

    def remove_observer(self, observer, topic):
        if topic in self.observers:
            self.observers[topic].remove(observer)

    def notify_observers(self,topic):
        if topic in self.observers: # if語句，存在觀察者訂閱的主題新聞，通知觀察者
            for observer in self.observers[topic]:
                observer.update(self.news)  # 通知觀察者新聞

    def set_news(self, news, topic):
        self.news = news
        self.notify_observers(topic)



class NewsObserver():
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def update(self, news):
        print(f"{self.name}收到新聞：{news}")

subject = NewsSubject()

observer_1 = NewsObserver("name1")
observer_2 = NewsObserver("name2")
observer_3 = NewsObserver("name3")

subject.register_observer(observer_1, "國內(nèi)新聞")
subject.register_observer(observer_2, "國外新聞")
subject.register_observer(observer_3, "娛樂新聞")

subject.set_news("中國的新聞，中國......", "國內(nèi)新聞")
subject.set_news("外國的新聞，美國......", "國外新聞")
subject.set_news("明星...","娛樂新聞")
subject.set_news("歌星...","娛樂新聞")

運(yùn)行結(jié)果：

name1收到新聞：中國的新聞，中國......
name2收到新聞：外國的新聞，美國......
name3收到新聞：明星...
name3收到新聞：歌星...

在上述代碼中，我們發(fā)布了三條新聞消息，并使用set_news方法通知訂閱相應(yīng)主題的觀察者。觀察者會(huì)收到通知并執(zhí)行相應(yīng)的操作，例如打印收到通知的信息。

這就是 Python觀察者模式實(shí)現(xiàn)消息訂閱功能的方法。當(dāng)主題狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，通知所有訂閱該主題的觀察者，執(zhí)行相應(yīng)的操作，實(shí)現(xiàn)了消息訂閱功能。

示例三：實(shí)現(xiàn)日志記錄器功能

下面我們以一個(gè)簡單的日志記錄器系統(tǒng)為例，詳細(xì)說明 Python觀察者模式實(shí)現(xiàn)日志記錄器功能。

首先，我們需要定義兩個(gè)類：主題類和觀察者類。主題類包含一個(gè)觀察者列表和通知觀察者的方法，觀察者類包含需要執(zhí)行的方法。LoggerSubject類為日志主題類，包含observers字典和register_observer、remove_observer、notify_observers等方法。其中，observers字典的鍵為日志級(jí)別，值為觀察者列表。FileLoggerObserver類為觀察者類，包含log_file屬性和update方法。在update方法中，我們將收到的日志消息寫入指定的日志文件中。

接下來，我們可以創(chuàng)建主題對(duì)象和觀察者對(duì)象，并將觀察者對(duì)象注冊(cè)到主題對(duì)象中。創(chuàng)建了一個(gè)主題對(duì)象subject和三個(gè)觀察者對(duì)象observer_1、observer_2和observer_3，并將觀察者對(duì)象注冊(cè)到主題對(duì)象中，每個(gè)觀察者訂閱不同的日志級(jí)別。

現(xiàn)在，我們可以記錄日志消息，然后通知訂閱相應(yīng)級(jí)別的觀察者。具體代碼如下：

# *********************************觀察者模式實(shí)現(xiàn)日志記錄功能

# 日志主題類
class LoggerSubject():
    def __init__(self):
        self.observers = {} # 字典: 日志級(jí)別

    def register_observer(self, observer, level):
        if level not in self.observers:
            self.observers[level] = []
        self.observers[level].append(observer)

    def remove_observer(self, observer, level):
        if level in self.observers:
            self.observers[level].remove(observer)

    def notify_observers(self,message,level):
        if level in self.observers: # if語句，存在觀察者訂閱的主題新聞，通知觀察者
            for observer in self.observers[level]:
                observer.update(message)  # 通知觀察者新聞

# 觀察者類
class FileLoggerObserver():
    def __init__(self, log_file):
        self.log_file = log_file

    def update(self, message):
        print(f"{self.log_file}寫入日志：{message}")
        with open(self.log_file, "a") as f:
            f.write(message + "\n")

subject = LoggerSubject()

observer_1 = FileLoggerObserver("log_debug.txt")
observer_2 = FileLoggerObserver("log_info.txt")
observer_3 = FileLoggerObserver("log_error.txt")

subject.register_observer(observer_1,"debug")
subject.register_observer(observer_2, "info")
subject.register_observer(observer_3, "error")

subject.notify_observers("調(diào)試信息","debug")
subject.notify_observers("普通信息","info")
subject.notify_observers("錯(cuò)誤信息","error")
subject.notify_observers("錯(cuò)誤信息1","error")

運(yùn)行結(jié)果：

log_debug.txt寫入日志：調(diào)試信息
log_info.txt寫入日志：普通信息
log_error.txt寫入日志：錯(cuò)誤信息
log_error.txt寫入日志：錯(cuò)誤信息1

在上述代碼中，我們記錄了三條日志消息，并使用notify_observers方法通知訂閱相應(yīng)級(jí)別的觀察者。觀察者會(huì)收到通知并將收到的消息寫入指定的日志文件中。

這就是 Python觀察者模式實(shí)現(xiàn)日志記錄器功能的方法。當(dāng)主題狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，通知所有訂閱該主題的觀察者，執(zhí)行相應(yīng)的操作，實(shí)現(xiàn)了日志記錄器功能。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-610806.html

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