观察者模式和发布订阅者模式

简介

观察者模式和发布订阅者模式是两种常用的软件设计模式，它们均能提高软件系统的可维护性、灵活性和扩展性。 然而，它们之间也存在一些区别，本文将对两者进行比较，从多个角度探讨它们的异同点。

基本定义

观察者模式是对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并被自动更新。 它包含Subject(被观察者)和Observer（观察者）两个基本角色，其中Subject需要维护一个观察者的列表，并提供方法用于添加或删除观察者。 当Subject的状态发生变化时，它会通知所有观察者进行更新。

发布订阅者模式是在观察者模式的基础上进一步扩展的，它将观察者分为发布者和订阅者两类，发布者可以发布消息到频道，订阅者可以订阅特定的频道并接收到该频道的所有消息。 发布订阅者模式需要引入一个消息中心（Message Broker）作为中央代理人，它负责维护所有频道和订阅者的关系，当发布者发布消息后，消息中心会将消息广播到所有订阅者。

观察者模式和发布订阅者模式的比较

1. 解耦性

观察者模式是基于直接的依赖关系，观察者需要直接持有被观察者的引用，如图所示：


而发布订阅者模式则是基于间接的依赖关系，消息中心充当了一个中央代理人，发布者和订阅者不需要直接持有彼此的引用，如图所示：


由于发布订阅者模式引入了消息中心，可以消除发布者和订阅者之间的直接依赖关系，增强了组件之间的解耦性，有利于系统的灵活性和扩展性。

2. 粒度

观察者模式的粒度较粗，只能基于对象级别进行观察，当某个对象状态发生改变时，所有注册的观察者都会被通知。 而发布订阅者模式的粒度较细，可以基于消息级别进行发布和订阅，不同的订阅者可以订阅不同的消息频道，只接收自己感兴趣的消息。

3. 可扩展性

观察者模式可以通过添加或删除观察者的方式进行扩展，当有新的观察者需要注册时，只需要将其添加到被观察者的观察者列表中即可。 而发布订阅者模式可以通过添加或删除消息频道，以及订阅或取消订阅消息来进行扩展，可以实现更细粒度的消息过滤和发送。

4. 线程安全性

在观察者模式中，当多个观察者同时响应被观察者的状态变化时，可能会发生竞态条件导致结果不一致或异常情况。 针对这种情况，可以采用同步手段（如锁或信号量）来保证线程安全性。 而在发布订阅者模式中，由于消息中心扮演了中央代理人的角色，所有消息的发布和订阅都集中在消息中心，可以通过线程安全的方式来实现。

结论

虽然观察者模式和发布订阅者模式都可以实现对象间的消息传递，但它们的设计思想和应用场景有所差异。 观察者模式主要适用于对象级别的消息通信，可以用于事件处理、UI界面更新等场景。 而发布订阅者模式则适用于消息级别的通信，可以用于系统解耦、分布式通信等场景。 在具体应用中，需要根据实际情况选择合适的模式，避免使用不当导致的系统不稳定或低效。