谈|谈 C++17 里的 Observer 模式 - 补谈C++17里的Observer模式-补

上一回的谈 C++17 里的 Observer 模式还是有点慌张，所以需要补充完善一下下

Observer Pattern - Part II 多种 event (types) 问题
我们已经解释过，如果你需要很多不同的 event 对象，那么你应该扩展 event 结构成员：

struct event { enum EventType type; ... // extras body };

这就好像设计一份通讯协议一般的做法，当然，后面的 body 部分应该是相对一致的数据类型才比较好，或者，采用 union 的解决方案。
进一步地，如果你的事件族非常庞大复杂，你可以采用派生类体系的方案：

struct event { enum EventType type; ... // extras body }; struct mouse_move_event : public event { int x, y; int modifiers; }; struct kb_event : public event { int key_code, scan_code; int modifiers; bool pressed_or_released_or_holding; }; // ... store.emit(mouse_move_event{});

放心，我们的 observable 具有足够的容纳能力。
在观察者中修改被观察者
请不要那么做。
这不是观察者模式原本要承担的责任。因此我们根本就不会 emit observable 本身，也正因如此正常情况下你并不能修改它——除非你用不道德的手段持有了一个被观察者的实例参考，但这样做真的是太坏了：用观察者模式就是为了解耦的，你拿住目标的引用参考你礼貌吗。
如果你真的想这么做，也不是不行，但你需要自行 async 一下。c++ 的 async 关键字提供了一种简便的异步能力（其实就是隐含了一个新线程而已）。在异步的上下文中修改被观察者，你知道修改被观察者本身可能会触发新的事件，所以异步的目的在于防止事件观察的无限循环与死锁。
如果某个事件的被观察是无副作用的，那么也可以直接做修改操作。这种情况在 DOS 时代叫做可重入的中断程序。对的，那时候的中断程序实际上就是一种观察者模式，只不过它是以汇编语言的形式组织的。
生命周期问题
采用 weak_ptr 保证了即使 observer 被提前释放，也不会影响到 observable 的 emit 动作。反过来呢，observable 如果提前释放了，则毫无任何可能的副作用。
动态修改观察者链问题 - 改进后的新版本
上一版中的 observable 实现没有做锁定，因此若是在多线程环境动态修改观察者链且发生 emit 时，会有竞态问题。
因此针对这种可能，我们提供改进之后的、可托管的版本实现：

namespace hicc::util {template class observer { public: virtual ~observer() {} using subject_t = S; virtual void observe(subject_t const &e) = 0; }; /** * @brief * @tparam S * @tparam Observer * @tparam AutoLockthread-safe even if modifying observers chain dynamically * @tparam CNSuse Copy-and-Swap to shorten locking time. */ template class observable { public: virtual ~observable() { clear(); } using subject_t = S; using observer_t_nacked = Observer; using observer_t = std::weak_ptr; using observer_t_shared = std::shared_ptr; observable &add_observer(observer_t const &o) { if (AutoLock) { if (CNS) { auto copy = _observers; copy.push_back(o); std::lock_guard _l(_m); _observers.swap(copy); } else { std::lock_guard _l(_m); _observers.push_back(o); } } else _observers.push_back(o); return (*this); } observable &add_observer(observer_t_shared &o) { observer_t wp = o; if (AutoLock) { if (CNS) { auto copy = _observers; copy.push_back(wp); std::lock_guard _l(_m); _observers.swap(copy); } else { std::lock_guard _l(_m); _observers.push_back(wp); } } else _observers.push_back(wp); return (*this); } observable &remove_observer(observer_t_shared &o) { return remove_observer(o.get()); } observable &remove_observer(observer_t_nacked *o) { if (AutoLock) { if (CNS) { auto copy = _observers; copy.erase(std::remove_if(copy.begin(), copy.end(), [o](observer_t const &rhs) { if (auto spt = rhs.lock()) return spt.get() == o; return false; }), copy.end()); std::lock_guard _l(_m); _observers.swap(copy); } else { std::lock_guard _l(_m); _observers.erase(std::remove_if(_observers.begin(), _observers.end(), [o](observer_t const &rhs) { if (auto spt = rhs.lock()) return spt.get() == o; return false; }), _observers.end()); } } else _observers.erase(std::remove_if(_observers.begin(), _observers.end(), [o](observer_t const &rhs) { if (auto spt = rhs.lock()) return spt.get() == o; return false; }), _observers.end()); return (*this); } friend observable &operator+(observable &lhs, observer_t_shared &o) { return lhs.add_observer(o); } friend observable &operator+(observable &lhs, observer_t const &o) { return lhs.add_observer(o); } friend observable &operator-(observable &lhs, observer_t_shared &o) { return lhs.remove_observer(o); } friend observable &operator-(observable &lhs, observer_t_nacked *o) { return lhs.remove_observer(o); } observable &operator+=(observer_t_shared &o) { return add_observer(o); } observable &operator+=(observer_t const &o) { return add_observer(o); } observable &operator-=(observer_t_shared &o) { return remove_observer(o); } observable &operator-=(observer_t_nacked *o) { return remove_observer(o); }public: /** * @brief fire an event along the observers chain. * @param event_or_subject */ void emit(subject_t const &event_or_subject) { if (AutoLock) { std::lock_guard _l(_m); for (auto const &wp : _observers) if (auto spt = wp.lock()) spt->observe(event_or_subject); } else { for (auto const &wp : _observers) if (auto spt = wp.lock()) spt->observe(event_or_subject); } }private: void clear() { if (AutoLock) { std::lock_guard _l(_m); _observers.clear(); } }private: std::vector _observers{}; std::mutex _m{}; }; } // namespace hicc::util

如果你知道观察者不多，例如不过数个乃至数百个，那么可以使用默认的 CNS = true 的算法。这是一种先复制再交换（Copy-and-Swap）的方法，用一定的内存代价来换取更短的加锁时间。但如果你会有成千上百万的观察者（真的会吗？），请不要这么做，使用 CNS - false 的工作模态，这不必消耗额外的内存，只不过锁定的时间可能相对略长。
此外，启用了加锁特性的 observable 不能解决 emit 过程中的长时间锁定问题，尤其是要注意若是某个观察者太坏，则副作用会影响到整个 emit 乃至父级调用者。
辅助 RAII 类为了帮助你临时注册观察者，这里也提供一个支持 RAII 特性的辅助类：

namespace hicc::util {template struct registerer { using _Observable = observable; _Observable &_observable; typename _Observable::observer_t_shared &_observer; registerer(_Observable &observable, typename _Observable::observer_t_shared &observer) : _observable(observable) , _observer(observer) { _observable += _observer; } ~registerer() { _observable -= _observer; } }; } // namespace hicc::util

新的测试代码所以测试代码也有所调整：

namespace hicc::dp::observer::basic {struct event {}; class Store : public hicc::util::observable {}; class Customer : public hicc::util::observer { public: virtual ~Customer() {} bool operator==(const Customer &r) const { return this == &r; } void observe(const subject_t &) override { hicc_debug("event raised: %s", debug::type_name().data()); } }; } // namespace hicc::dp::observer::basicvoid test_observer_basic() { using namespace hicc::dp::observer::basic; Store store; Store::observer_t_shared c = std::make_shared(); // uses Store::observer_t_shared rather than 'auto'store += c; store.emit(event{}); store -= c; {hicc::util::registerer __r(store, c); store.emit(event{}); } }

后记这次补充之后，总算是看得过去了，也稍微具有了点实用价值。
不过还存在一些遗憾，它们的一部分不应该由 observable observer pattern 负责解决，另一部分呢要留待其它解决思路去完成（例如 Rx 类似的异步手段）。
另外，使用一个 observer 类有时候可能太傻了。这也是为什么会有新的声音发出来说不要有 observer。这个问题不算困难，只是风格不同。但今天没力量完成了，下次看看是不是有兴趣弄的话大概就不得不再次补充了。
也或许不。
【谈|谈 C++17 里的 Observer 模式 - 补】