观察者模式（Observer）：状态变了，订阅者自动收到通知

更新时间：2026-08-25。本文按"先看不用模式的困境 → 再用模式重构 → 类图对比分析"的结构，论述观察者模式。可运行代码：demos/design-patterns/observer。

一、问题场景：一个状态变化，多个对象要跟着响应

价格变动 → 行情面板/止损单/邮件提醒都要更新；用户登录 → 积分/审计/欢迎横幅都要反应；温度变化 → 空调/加湿器/显示屏都要调整。变化源（主题）与响应者（观察者）数量都是动态的。

二、不使用模式：主题直接持有并通知所有依赖方

// 行情类直接持有所有面板，每个都要 new 进来
class Market {
    PricePanel* p1; StopLoss* s1; EmailAlert* e1;
    void setPrice(double p) {
        price_ = p;
        p1->update(p); s1->update(p); e1->update(p);   // 新增订阅者：改这里
    }
};

缺陷	说明
违反 OCP	加订阅者 = 改主题类
违反 DIP	主题依赖所有具体观察者
通知逻辑硬编码	顺序、数量都写死在主题里
无法动态增删	运行时不能订阅/退订

不使用模式的类图

三、使用模式：主题只依赖观察者接口，订阅者自注册

观察者模式定义主题（Subject）维护观察者列表（只依赖 Observer 抽象），提供 attach/detach/notify；观察者实现 update() 并自行注册。主题变化时广播通知，对具体观察者零依赖。

// observer.h
class Observer {                               // 观察者抽象
public:
    virtual void update(double price) = 0;
    virtual ~Observer() = default;
};

class Market {                                 // 主题（Subject）
public:
    void attach(Observer* o) { observers_.push_back(o); }
    void detach(Observer* o) { /* 移除 */ }
    void setPrice(double p) {
        price_ = p;
        for (auto* o : observers_) o->update(p);     // 广播，不知道具体是谁
    }
private:
    std::vector<Observer*> observers_;
    double price_;
};

class PricePanel : public Observer {
public:
    void update(double p) override { std::cout << "panel: " << p; }
};
class StopLoss : public Observer { /* 触发止损逻辑 */ };
class EmailAlert : public Observer { /* 发邮件 */ };

// 运行时装配：订阅者自注册，主题无感知
Market m;
PricePanel panel; StopLoss sl;
m.attach(&panel); m.attach(&sl);      // 可动态增减
m.setPrice(99.5);

使用模式的类图

四、类图对比与分析

维度	不使用（硬编码通知）	使用观察者
加订阅者	改主题类	新观察者类 + attach
主题依赖	所有具体观察者	只有 Observer 抽象（DIP）
动态增删	编译期写死	运行时 attach/detach
通知顺序	硬编码	按注册顺序（可控制）
一致性	必须手动逐个调	notify 统一广播

分析结论：观察者把"一对多通知"从主题内部的硬编码变成观察者自注册的松散耦合。代价：时序不可控（通知顺序由注册顺序决定）、更新风暴（观察者连环更新）、内存泄漏（忘 detach 的悬挂指针，C++ 需注意生命周期）。本仓库性能视角：高频主题的遍历通知是热点，批量场景可考虑"快照 + 异步队列"。

五、适用边界

适用	不适用
一对多联动、订阅者动态增减	联动关系固定且少（直接调用即可）
解耦触发者与响应者	更新链过长/循环依赖（需防环）
事件/消息驱动的架构	极高频通知且实时性敏感（考虑事件总线/队列）

C++ 注意：观察者持有裸指针，主题析构前必须 detach；更安全用 weak_ptr 或让主题管理观察者生命周期。与发布-订阅（pub/sub）的区别：观察者中主题直接持有观察者列表；pub/sub 中间隔一层消息代理，主题与订阅者完全互不知晓。

一句话总结

观察者模式让主题只依赖 Observer 抽象、订阅者自行注册，状态变化时统一广播通知——一对多联动从硬编码变为动态装配，加订阅者不再改主题；代价是通知时序与生命周期需自己管理，注意防悬挂指针与更新环。