【转】第01课：生活中的监听模式——一坑爹的热水器
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- 用程序來模擬生活
- 從劇情中思考監聽模式
- 監聽模式
- 監聽模式的模型抽象
- 代碼框架
- 類圖
- 基于框架的實現
- 模型說明
- 設計要點
- 推模型和拉模型
- 應用場景
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【故事劇情】
剛剛大學畢業的 Tony 只身來到北京這個碩大的城市，開始了北漂的生活。但剛剛畢業的他身無絕技、包無分文，為了生活只能住在沙河鎮一個偏僻的村子里，每天坐著程序員專線（13號線）來回穿梭于昌平區與西城區……
在一個寒冷的冬天，下班之后要坐2個小時的地鐵+公交才能回到住處，Tony 拖著疲憊的身體回到家。準備洗一個熱水澡暖暖身體，耐何簡陋的房子中用的還是90年代的熱水器。因為熱水器沒有警報更沒有自動切換模式的功能，所以燒熱水必須得守著；不然時間長了燙死豬，時間短了又冷成狗。無奈的 Tony 背靠著墻，頭望著天花板，深夜中做起了白日夢：一定要努力工作，過兩個月我就可以自己買一個智能熱水器了：水燒好了就發一個警報，我就可以直接去洗操。還要能自己設定模式，既可以燒開了用來喝，可以燒暖了用來洗……
用程序來模擬生活
Tony 陷入白日夢中……他的夢雖然在現實世界里不能立即實現，但在程序世界里可以。程序來源于生活，下面我們就用代碼來模擬 Tony 的白日夢。
源碼示例：
class WaterHeater:
"熱水器：戰勝寒冬的有利武器"
def __init__(self):
self.__observers = []
self.__temperature = 25
def getTemperature(self):
return self.__temperature
def setTemperature(self, temperature):
self.__temperature = temperature
print("current temperature is:", self.__temperature)
self.notifies()
def addObserver(self, observer):
self.__observers.append(observer)
def notifies(self):
for o in self.__observers:
o.update(self)
class Observer:
"洗澡模式和飲用模式的父類"
def update(self, waterHeater):
pass
class WashingMode(Observer):
"該模式用于洗澡用"
def update(self, waterHeater):
if waterHeater.getTemperature() >= 50 and waterHeater.getTemperature() < 70:
print("水已燒好，溫度正好！可以用來洗澡了。")
class DrinkingMode(Observer):
"該模式用于飲用"
def update(self, waterHeater):
if waterHeater.getTemperature() >= 100:
print("水已燒開！可以用來飲用了。")
測試代碼：
def testWaterHeater():
heater = WaterHeater()
washingObser = WashingMode()
drinkingObser = DrinkingMode()
heater.addObserver(washingObser)
heater.addObserver(drinkingObser)
heater.setTemperature(40)
heater.setTemperature(60)
heater.setTemperature(100)
輸出結果：
current temperature is: 40
current temperature is: 60
水已燒好，溫度正好！可以用來洗澡了。
current temperature is: 100
水已燒開！可以用來飲用了。
從劇情中思考監聽模式
這個代碼非常簡單，水燒到50-70度時，會發出警告：可以用來洗澡了！燒到100度也會發出警告：可以用來喝了！在這里洗澡模式和飲用模式扮演了監聽的角色，而熱水器則是被監聽的對象。一旦熱水器中的水溫度發生變化，監聽者都能及時知道并做出相應的判斷和動作。其實這就是程序設計中監聽模式的生動展現。
監聽模式
監聽模式又名觀察者模式，顧名思意就是觀察與被觀察的關系，比如你在燒開水得時時看著它開沒開，你就是觀察者，水就是被觀察者；再比如說你在帶小孩，你關注她是不是餓了，是不是喝了，是不是撒尿了，你就是觀察者，小孩就是被觀察者。
觀察者模式是對象的行為模式，又叫發布-訂閱（Publish/Subscribe）模式、模型-視圖（Model/View）模式、源-監聽器（Source/Listener）模式或從屬者（Dependents）模式。當你看這些模式的時候，不要覺得陌生，它們就是觀察者模式。
觀察者模式一般是一種一對多的關系，可以有任意個（一個或多個）觀察者對象同時監聽某一個對象。監聽的對象叫觀察者（后面提到監聽者，其實就指觀察者，兩者是等價的），被監聽的對象叫被觀察者（Observable，也叫主題 Subject）。被觀察者對象在狀態或內容發生變化時，會通知所有觀察者對象，使它們能夠做出相應的變化（如自動更新自己的信息）。
監聽模式的模型抽象
代碼框架
上面的示例代碼還是相對比較粗糙，我們可以對它進行進一步的重構和優化，抽象出監聽模式的框架模型。
class Observer:
"觀察者的基類"
def update(self, observer, object):
pass
class Observable:
"被觀察者的基類"
def __init__(self):
self.__observers = []
def addObserver(self, observer):
self.__observers.append(observer)
def removeObserver(self, observer):
self.__observers.remove(observer)
def notifyObservers(self, object = 0):
for o in self.__observers:
o.update(self, object)
類圖
上面的代碼框架可用類圖表示如下：
addObserver，removeObserver 分別用于添加和刪除觀察者，notifyObservers 用于內容或狀態變化時通知所有的觀察者。因為 Observable 的 notifyObservers 會調用 Observer 的 update 方法，所有觀察者不需要關心被觀察的對象什么時候會發生變化，只要有變化就是自動調用 update，只需要關注 update 實現就可以了。
基于框架的實現
有了上面的代碼框架之后，我們要實現示例代碼的功能就會更簡單了。最開始的示例代碼我們假設它為 version 1.0，那么再看看基于框架的 version 2.0 吧。
class WaterHeater(Observable):
"熱水器：戰勝寒冬的有利武器"
def __init__(self):
super().__init__()
self.__temperature = 25
def getTemperature(self):
return self.__temperature
def setTemperature(self, temperature):
self.__temperature = temperature
print("current temperature is:", self.__temperature)
self.notifyObservers()
class WashingMode(Observer):
"該模式用于洗澡用"
def update(self, observable, object):
if isinstance(observable,
WaterHeater) and observable.getTemperature() >= 50 and observable.getTemperature() < 70:
print("水已燒好，溫度正好！可以用來洗澡了。")
class DrinkingMode(Observer):
"該模式用于飲用"
def update(self, observable, object):
if isinstance(observable, WaterHeater) and observable.getTemperature() >= 100:
print("水已燒開！可以用來飲用了。")
測試代碼不用變。自己跑一下，會發現輸出結果和之前的是一樣的。
模型說明
設計要點
在設計觀察者模式的程序時要注意以下幾點：
推模型和拉模型
觀察者模式根據其側重的功能還可以分為推模型和拉模型。
推模型：被觀察者對象向觀察者推送主題的詳細信息，不管觀察者是否需要，推送的信息通常是主題對象的全部或部分數據。一般這種模型的實現中，會把被觀察者對象中的全部或部分信息通過 update 的參數傳遞給觀察者 [update(Object obj) ，通過 obj 參數傳遞]。
如某應用 App 的服務要在凌晨1:00開始進行維護，1:00-2:00期間所有服務將會暫停，這里你就需要向所有的 App 客戶端推送完整的通知消息：“本服務將在凌晨1:00開始進行維護，1:00-2:00期間所有服務將會暫停，感謝您的理解和支持！” 不管用戶想不想知道，也不管用戶會不會在這段期間去訪問，消息都需要被準確無誤地通知到。這就是典型的推模型的應用。
拉模型：被觀察者在通知觀察者的時候，只傳遞少量信息。如果觀察者需要更具體的信息，由觀察者主動到被觀察者對象中獲取，相當于是觀察者從被觀察者對象中拉數據。一般這種模型的實現中，會把被觀察者對象自身通過 update 方法傳遞給觀察者 [update(Observable observable )，通過 observable 參數傳遞 ]，這樣在觀察者需要獲取數據的時候，就可以通過這個引用來獲取了。
如某應用 App 有新的版本推出，則需要發送一個版本升級的通知消息，而這個通知消息只會簡單地列出版本號和下載地址，如果你需要升級你的 App 還需要調用下載接口去下載安裝包完成升級。這其實也可以理解成是拉模型。
推模型和拉模型其實更多的是語義和邏輯上的區別。我們上面的代碼框架，從接口 [update(self, observer, object)] 上你應該知道是可以同時支持推模型和拉模型的。推模型時，observer 可以傳空，推送的信息全部通常 object 傳遞；拉模型時，observer 和 object 都傳遞數據，或只傳遞 observer，需要更具體的信息時通過 observer 引用去取數據。
應用場景
學習設計模式，更應該領悟其設計思想，不應該應該局限于代碼的層面。 觀察者模式還可以用于網絡中的客戶端和服務器，比如手機中的各種 App 的消息推送，服務端是被觀察者，各個手機 App 是觀察者，一旦服務器上的數據（如 App 升級信息）有更新，就會被推送到手機客戶端。在這個應用中你會發現服務器代碼和 App 客戶端代碼其實是兩套完全不一樣的的代碼，它們是通過網絡接口進行通迅的，所以如果你只是停留在代碼層面是無法理解的！
總結
以上是生活随笔為你收集整理的【转】第01课：生活中的监听模式——一坑爹的热水器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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