C#에서 관찰자 패턴을 구현하는 3가지 방법

관찰 모드라고 하면 정원에서 많이 볼 수 있을 것 같아요. 따라서 이 블로그를 작성하는 목적은 두 가지입니다.

1. 관찰자 패턴은 느슨하게 결합된 코드를 작성하는 데 필요한 패턴입니다. 그 중요성은 코드 수준에 관계없이 많은 구성 요소에서 Publish -Subscribe를 사용한다는 점에서 자명합니다. 모드이므로 본인의 이해에 따라 사용 시나리오를 다시 설계하고 그 안에 관찰자 모드를 유연하게 사용하고 싶습니다
2. 관찰자 모드를 C#으로 구현하기 위한 세 가지 솔루션을 요약하고 싶지만 현재는 아니요 이 요약을 봅니다

이제 이러한 시나리오를 가정하고 관찰 모드를 사용하여 요구 사항을 실현해 보겠습니다.

미래에는 스마트 홈이 모든 가정에 도입되고 모든 가정에 API가 있게 됩니다. 고객이 통합을 맞춤화할 수 있도록 최초의 스마트 알람시계(smartClock)가 출시되었습니다. 제조업체는 알람 시간이 설정되면 이때 알림을 보냅니다. 스마트 우유 히터, 빵 굽는 기계, 치약 짜는 장비 모두 이 알람 시계 메시지를 구독해야 주인을 위해 우유, 빵, 치약 등을 자동으로 준비합니다.

이 시나리오는 아주 전형적인 관찰자 모드입니다. 스마트 알람시계의 알람시계는 관찰자만 있으면 됩니다. 테마는 느슨하게 결합된 코딩 모델을 가능하게 합니다. 이 요구사항을 세 가지 옵션을 통해 하나씩 구현해 보겠습니다.

1. .net의 Event 모델을 사용하여 구현

.net의 Event 모델은 .net 탄생 이후 코드에서 널리 사용되는 일반적인 관찰자 패턴입니다. 이 시나리오에서는 이벤트 모델이 사용됩니다.

제조사에서는 매우 간단한 API 세트를 제공합니다

public void SetAlarmTime(TimeSpan timeSpan)
        {
            _alarmTime = _now().Add(timeSpan);
            RunBackgourndRunner(_now, _alarmTime);
        }

SetAlarmTime(TimeSpan timeSpan)은 시간 측정에 사용됩니다. 사용자가 시간을 설정하면 알람 시계는 백그라운드에서 while(true)와 유사한 루프를 실행하여 시간을 비교합니다.

protected void RunBackgourndRunner(Func<DateTime> now,DateTime? alarmTime )
        {
            if (alarmTime.HasValue)
            {
                var cancelToken = new CancellationTokenSource();
                var task = new Task(() =>
                {
                    while (!cancelToken.IsCancellationRequested)
                    {
                        if (now.AreEquals(alarmTime.Value))
                        {
                            //闹铃时间到了
                            ItIsTimeToAlarm();
                            cancelToken.Cancel();
                        }
                        cancelToken.Token.WaitHandle.WaitOne(TimeSpan.FromSeconds(2));
                    }
                }, cancelToken.Token, TaskCreationOptions.LongRunning);
                task.Start();
            }
        }

다른 코드는 중요하지 않습니다. 중요한 점은 알람 시간이 오면 ItIsTimeToAlarm()을 실행하는 것입니다. 구독자에게 알리기 위해 여기에 이벤트를 보냅니다.

1. 제목에 대한 이벤트를 정의합니다. 공개 이벤트 Action Alarm;

2. 주체 정보에 대한 EventArgs, 즉 이벤트의 모든 정보를 포함하는 AlarmEventArgs를 정의합니다.

3 주체는 다음과 같은 방식으로 이벤트를 내보냅니다.

var args = new AlarmEventArgs(_alarmTime.Value, 0.92m);
 OnAlarmEvent(args);

OnAlarmEvent 메소드 정의

public virtual void OnAlarm(AlarmEventArgs e)
       {
           if(Alarm!=null)
               Alarm(this,e);
       }

여기서는 이벤트 내용-AlarmEventArgs, 이벤트-알람(KeyPress와 같은 동사), 트리거링에 주의해야 합니다. 이벤트 메소드void OnAlarm()의 경우 이러한 요소는 이벤트 모델의 명명 규칙을 준수해야 합니다.

스마트 알람시계(SmartClock)가 구현되었습니다. 우유 히터(MilkSchedule)에서 다음 알람 메시지를 구독합니다.

public void PrepareMilkInTheMorning()
        {
            _clock.Alarm += (clock, args) =>
            {
                Message =
                    "Prepraring milk for the owner, The time is {0}, the electric quantity is {1}%".FormatWith(
                        args.AlarmTime, args.ElectricQuantity*100);
 
                Console.WriteLine(Message);
            };
 
            _clock.SetAlarmTime(TimeSpan.FromSeconds(2));
 
        }

_시계는 빵 굽는 기계에서도 사용할 수 있습니다. . 알람+=(clock,args)=>{//로스트할 시간입니다. bread}알람 메시지를 구독하세요.

이 시점에서 이벤트 모델이 도입되었습니다. 구현 과정은 여전히 ​​다소 번거롭고 이벤트 모델을 잘못 사용하면 메모리 문제가 발생할 수 있습니다. 누출 문제는 관찰자가 수명 주기가 긴 토픽(토픽 수명 주기가 관찰자보다 길음)을 구독할 때 관찰자가 메모리를 재활용하지 않는다는 것입니다(토픽에 대한 참조가 여전히 있기 때문에). 이해를 참조하세요. 자세한 내용 및 이벤트 핸들러로 메모리 누수 방지 이벤트 수집자, 개발자는 주제(-=)에서 명시적으로 구독을 취소해야 합니다.

정원의 Old A도 이 문제를 해결하기 위해 약한 참조를 사용하는 방법에 대한 블로그를 작성했습니다: 이벤트로 인한 메모리 누수 문제를 해결하는 방법: 약한 이벤트 핸들러.

2. .net에서 IObservable 및 IObserver관찰자 패턴 구현

IObservable 이름에서 알 수 있듯이 관찰 가능한 것, 즉 주체인 Observer는 분명히 관찰자입니다.

우리 시나리오에서 스마트 알람 시계는 IObservable이며 이 인터페이스는 IDisposable Subscribe(IObserver 관찰자); 이 메소드의 이름은 구독을 의미하므로 주제(주체)를 구독하기 전에 언급된 관찰자(관찰자)와 다릅니다. 여기서는 주체가 관찰자를 구독한다는 말이 있습니다. 이 모델에서는 주체가 관찰자 목록을 유지하므로 주체가 관찰자를 구독한다는 말이 있습니다. 의 IDisposable을 살펴보겠습니다. 자명종 구독(IObserver 관찰자) 구현:

public IDisposable Subscribe(IObserver<AlarmData> observer)
        {
            if (!_observers.Contains(observer))
            {
                _observers.Add(observer);
            }
            return new DisposedAction(() => _observers.Remove(observer));
        }

여기에서 알람 시계가 해당 시간에 도달한 후 관찰자 목록 _observers 이 유지되는 것을 볼 수 있습니다. 모든 관찰자 목록을 순회하여 관찰자에게 다음 메시지 중 하나를 하나씩 알립니다.

public override void ItIsTimeToAlarm()
        {
            var alarm = new AlarmData(_alarmTime.Value, 0.92m);
            _observers.ForEach(o=>o.OnNext(alarm));
        }

분명히 관찰자에게는 OnNext 메서드가 있고 메서드 서명은 메시지 데이터를 나타내는 AlarmData입니다. 관찰자로서 우유 히터는 물론 IObserver 인터페이스를 구현해야 합니다.

public  void Subscribe(TimeSpan timeSpan)
       {
           _unSubscriber = _clock.Subscribe(this);
           _clock.SetAlarmTime(timeSpan);
       }
 
       public  void Unsubscribe()
       {
           _unSubscriber.Dispose();
       }
 
       public void OnNext(AlarmData value)
       {
                      Message =
                  "Prepraring milk for the owner, The time is {0}, the electric quantity is {1}%".FormatWith(
                      value.AlarmTime, value.ElectricQuantity * 100);
           Console.WriteLine(Message);
       }

또한, 빵 토스터에는 Subscribe() 및 Unsubscribe() 두 가지 메소드도 추가했습니다. 호출 프로세스를 참조하세요

var milkSchedule = new MilkSchedule();
//Act
milkSchedule.Subscribe(TimeSpan.FromSeconds(12));

3. 액션 기능 솔루션

이 솔루션을 소개하기 전에 다음 사항을 설명해야 합니다. 이 솔루션은 관찰자 모델이 아니지만 동일한 기능을 달성할 수 있고 사용이 더 간단하며 이는 제가 가장 좋아하는 사용법이기도 합니다.

这种方案中，智能闹钟(smartClock)提供的API需要设计成这样：

public void SetAlarmTime(TimeSpan timeSpan,Action<AlarmData> alarmAction)
       {
           _alarmTime = _now().Add(timeSpan);
           _alarmAction = alarmAction;
           RunBackgourndRunner(_now, _alarmTime);
       }

方法签名中要接受一个Action,闹钟在到点后直接执行该Action即可:

public override void ItIsTimeToAlarm()
       {
           if (_alarmAction != null)
           {
               var alarmData = new AlarmData(_alarmTime.Value, 0.92m);
               _alarmAction(alarmData);    
           }
       }

牛奶加热器中使用这种API也很简单：

_clock.SetAlarmTime(TimeSpan.FromSeconds(1), (data) =>
            {
                Message =
                   "Prepraring milk for the owner, The time is {0}, the electric quantity is {1}%".FormatWith(
                       data.AlarmTime, data.ElectricQuantity * 100);
            });

在实际使用过程中我会把这种API设计成fluent模型，调用起来代码更清晰：

智能闹钟(smartClock)中的API:

public Clock SetAlarmTime(TimeSpan timeSpan)
        {
            _alarmTime = _now().Add(timeSpan);
            RunBackgourndRunner(_now, _alarmTime);
            return this;
        }
 
        public void OnAlarm(Action<AlarmData> alarmAction)
        {
            _alarmAction = alarmAction;
        }

牛奶加热器中进行调用：

_clock.SetAlarmTime(TimeSpan.FromSeconds(2))
      .OnAlarm((data) =>
                {
                    Message =
                    "Prepraring milk for the owner, The time is {0}, the electric quantity is {1}%".FormatWith(
                        data.AlarmTime, data.ElectricQuantity * 100);
                });

显然改进后的写法语义更好：闹钟.设置闹铃时间().当报警时(()=>{执行以下功能})

这种函数式写法更简练，但是也有明显的缺点，该模型不支持多个观察者,当面包烘烤机使用这样的API时，会覆盖牛奶加热器的函数,即每次只支持一个观察者使用。

结束语，本文总结了.net下的三种观察者模型实现方案，能在编程场景下选择最合适的模型当然是我们的最终目标。