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.NET 設計模式精解（十九）：觀察者模式——從緊耦合到鬆耦合的重構之路

編輯：關於.NET

在軟體建構過程中，常需建立「通知依賴關係」：目標物件狀態變更時，自動通知所有依賴的觀察者物件。若依賴過於緊密，系統難以應對變化。觀察者模式透過面向物件抽象，將此依賴弱化為穩定的鬆耦合關係，是實現發布-訂閱機制的經典模式。

一、模式意圖與結構

意圖：定義物件間一對多依賴，當一個物件狀態改變，所有依賴物件自動獲得通知並更新。 (GoF《設計模式》)

結構圖：

觀察者模式結構圖

二、生活實例：拍賣會

拍賣師 (目標) 觀察投標人 (觀察者) 舉牌報價，每次新報價改變當前價格並廣播給所有投標人：

拍賣會觀察者模式示意

三、漸進式重構演示：從緊耦合到觀察者模式

階段 1：直接耦合 (反面教材)

public class Microsoft {  // 目標
    private Investor _investor;  // 直接依賴具體觀察者
    public void Update() => _investor.SendData(this);
}
public class Investor {  // 觀察者
    public void SendData(Microsoft ms) => Console.WriteLine(...);
}

缺點：雙向依賴、新增觀察者類型 (如 Mobile) 需修改目標類別，違反開放-封閉原則。

階段 2：抽象觀察者介面

public interface IObserver { void SendData(Microsoft ms); }
public class Investor : IObserver { ... }
public class Microsoft {
    private IObserver _investor;  // 依賴抽象
    public void Update() => _investor.SendData(this);
}

進步：目標不再依賴具體觀察者，但仍只能單一觀察者，新增類型仍需修改目標。

階段 3：觀察者集合 (雛形)

public class Microsoft {
    private List<IObserver> _observers = new List<IObserver>();
    public void AddObserver(IObserver o) => _observers.Add(o);
    public void RemoveObserver(IObserver o) => _observers.Remove(o);
    public void Update() => _observers.ForEach(o => o.SendData(this));
}

支援多觀察者，但觀察者仍依賴具體目標 Microsoft。

階段 4：抽象目標基類 (完整觀察者模式)

public abstract class Stock {
    private List<IObserver> _observers = new List<IObserver>();
    public void AddObserver(IObserver o) => _observers.Add(o);
    public void RemoveObserver(IObserver o) => _observers.Remove(o);
    public void Update() => _observers.ForEach(o => o.SendData(this));
    public string Symbol { get; }
    public double Price { get; }
}
public class Microsoft : Stock { ... }
public interface IObserver { void SendData(Stock stock); }
public class Investor : IObserver { ... }

達成：目標與觀察者雙向解耦，符合開放-封閉原則，系統可維護性與擴充性大幅提升。

完整觀察者模式結構

四、推模式 vs 拉模式

模式	機制	優點	缺點
推模式	通知時帶參數傳遞完整資訊	觀察者被動接收，與目標鬆耦合	資訊可能冗餘；參數變更影響所有觀察者
拉模式	通知無參數，觀察者主動向目標取回所需資訊	按需取用，資訊精確	觀察者需持有目標參考，耦合稍強

文中提供完整拉模式程式碼範例 (略)。

五、.NET 事件與委派實作觀察者模式

C# 事件/委派是更優雅的原生實作：委派扮演抽象觀察者介面，事件提供者為目標物件，耦合度更低。

public delegate void NotifyEventHandler(object sender);
public class Stock {
    public event NotifyEventHandler NotifyEvent;
    public void Update() => OnNotifyChange();
    protected virtual void OnNotifyChange() => NotifyEvent?.Invoke(this);
}
public class Investor {
    public void SendData(object obj) { if (obj is Stock s) Console.WriteLine(...); }
}
// 用戶端
var stock = new Stock("Microsoft", 120);
stock.NotifyEvent += new Investor("Jom").SendData;
stock.Update();