您现在的位置：程式碼之家 >> 編程語言 > >> .NET 網頁程式設計 >> 關於.NET

.NET 設計模式深度解析：觀察者模式（Observer Pattern）完整實作指南

編輯：關於.NET

什麼是觀察者模式？

觀察者模式定義了物件之間的一種一對多依賴關係，當一個物件（主題/Subject）的狀態發生改變時，所有依賴於它的物件（觀察者/Observer）都會得到通知並自動更新。這是 GoF《設計模式》中經典的行為型模式之一，廣泛應用於事件驅動系統、訊息通知機制以及 MVC 架構中的 View 更新。

生活中的直觀例子：拍賣會

想像一場拍賣會：拍賣師是主題，競標者是觀察者。每當有新出價（狀態變更），拍賣師會廣播給所有競標者，他們據此決定是否跟進。這完美詮釋了「一對多、鬆耦合、自動通知」的核心精神。

從問題導向重構：一步步演進到觀察者模式

初始設計的缺陷：強耦合

假設我們要監控微軟股價變化並通知投資者。初版代碼直接在 Microsoft 類別中持有 Investor 實例：

public class Microsoft {
    private Investor _investor;
    public void Update() { _investor.SendData(this); }
    // ... 屬性省略
}
public class Investor {
    public void SendData(Microsoft ms) { 
        Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s change to {2:C}", _name, ms.Symbol, ms.Price); 
    }
}

問題：Microsoft 與 Investor 雙向依賴，新增通知對象（如手機簡訊 Mobile）必須修改 Microsoft 類別，嚴重違反開放-封閉原則。

第一步：引入介面抽象觀察者

定義 IObserver 介面，讓 Microsoft 依賴抽象而非具體類別：

public interface IObserver { void SendData(Microsoft ms); }
public class Investor : IObserver { /* 實作 */ }
public class Microsoft {
    private IObserver _investor;
    public void Update() { _investor.SendData(this); }
    // ...
}

雖然降低了耦合，但仍只能支援單一觀察者，新增類型仍需修改主題類別。

第二步：主題維護觀察者集合

在 Microsoft 中改用 List<IObserver>，提供註冊/移除方法：

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() { 
        foreach (var ob in _observers) ob.SendData(this); 
    }
}

現在支援多觀察者，且主題不再依賴具體觀察者類別。

第三步：抽象主題類別，支援多種股票

將共同邏輯上移至抽象基類 Stock，具體股票（Microsoft、IBM 等）繼承即可：

public abstract class Stock {
    private List<IObserver> _observers = new List<IObserver>();
    protected Stock(string symbol, double price) { Symbol = symbol; Price = price; }
    public void AddObserver(IObserver o) { _observers.Add(o); }
    public void RemoveObserver(IObserver o) { _observers.Remove(o); }
    public void Update() { 
        foreach (var ob in _observers) ob.SendData(this); 
    }
    public string Symbol { get; protected set; }
    public double Price { get; protected set; }
}
public class Microsoft : Stock {
    public Microsoft(string symbol, double price) : base(symbol, price) { }
}
public interface IObserver { void SendData(Stock stock); }
public class Investor : IObserver { /* 實作 */ }

此時已具備完整觀察者模式結構：Stock 是 Subject，IObserver 是 Observer 介面，具體觀察者實作介面，主題透過集合管理觀察者並統一通知。

推模式 vs 拉模式

推模式

主題主動將資料作為參數「推」給觀察者（如上例 ob.SendData(this)）。優點：觀察者被動接收，與主題鬆耦合。缺點：所有觀察者收到相同資料，無法按需取用；參數變動會影響所有觀察者。

拉模式

通知時不帶參數（ob.SendData()），觀察者自行向主題「拉」取所需資料。需讓觀察者持有主題參考：

public interface IObserver { void SendData(); }
public class Investor : IObserver {
    private Stock _stock;
    public Investor(string name, Stock stock) { _name = name; _stock = stock; }
    public void SendData() { 
        Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s change to {2:C}", _name, _stock.Symbol, _stock.Price); 
    }
}

優點：觀察者可按需取用資料。缺點：觀察者與主題耦合度提高，可透過抽象主題介面緩解。

.NET 原生實作：事件與委派

.NET 內建的事件/委派機制本質就是觀察者模式的語言級實現，更簡潔優雅：

public delegate void NotifyEventHandler(object sender);
public class Stock {
    public event NotifyEventHandler NotifyEvent;
    public void Update() { OnNotifyChange(); }
    protected virtual void OnNotifyChange() { NotifyEvent?.Invoke(this); }
    // ... Symbol, Price 屬性
}
public class Investor {
    public void SendData(object obj) {
        if (obj is Stock stock)
            Console.WriteLine("Notified {0} of {1}'s change to {2:C}", _name, stock.Symbol, stock.Price);
    }
}
// 使用
var stock = new Stock("Microsoft", 120.00);
var investor = new Investor("Jom");
stock.NotifyEvent += investor.SendData;
stock.Update();

委派扮演 Observer 介面，事件扮演 Subject 的註冊/通知機制，完全符合開放-封閉原則，且語法原生支援多播。