一看就懂【來自英雄聯盟蓋倫的怒吼】與 Python 詳解設計模式（二）觀察者模式
觀察者模式概述
觀察者模式（有時又被稱為模型-檢視（View）模式、源-收聽者(Listener)模式或從屬者模式）是軟體設計模式的一種。在此種模式中，一個目標物件管理所有相依於它的觀察者物件，並且在它本身的狀態改變時主動發出通知。這通常透過呼叫各觀察者所提供的方法來實現。此種模式通常被用來實現事件處理系統。
基本介紹
觀察者模式（Observer）完美的將觀察者和被觀察的物件分離開。舉個例子，使用者介面可以作為一個觀察者，業務資料是被觀察者，使用者介面觀察業務資料的變化，發現數據變化後，就顯示在介面上。面向物件設計的一個原則是：系統中的每個類將重點放在某一個功能上，而不是其他方面。一個物件只做一件事情，並且將他做好。觀察者模式在模組之間劃定了清晰的界限，提高了應用程式的可維護性和重用性。
觀察者設計模式定義了物件間的一種一對多的組合關係，以便一個物件的狀態發生變化時，所有依賴於它的物件都得到通知並自動重新整理。
實現方式
觀察者模式有很多實現方式，從根本上說，該模式必須包含兩個角色：觀察者和被觀察物件。在剛才的例子中，業務資料是被觀察物件，使用者介面是觀察者。觀察者和被觀察者之間存在“觀察”的邏輯關聯，當被觀察者發生改變的時候，觀察者就會觀察到這樣的變化，並且做出相應的響應。
如果在使用者介面、業務資料之間使用這樣的觀察過程，可以確保介面和資料之間劃清界限，假定應用程式的需求發生變化，需要修改介面的表現，只需要重新構建一個使用者介面，業務資料不需要發生變化。
觀察
實現觀察者模式的時候要注意，觀察者和被觀察物件之間的互動關係不能體現成類之間的直接呼叫，否則就將使觀察者和被觀察物件之間緊密的耦合起來，從根本上違反面向物件的設計的原則。無論是觀察者“觀察”觀察物件，還是被觀察者將自己的改變“通知”觀察者，都不應該直接呼叫。
觀察者模式 UML 圖
上面的文字太多了，我們直接看圖吧
從圖上可以看到，觀察者模式主要有 3 個角色：
- 主題，主題類中有許多的方法，比如 register() 和 deregister() 等，觀察者 Observer 可以通過這些方法註冊到主題中或從主題登出。一個主題可以對應多個觀察者，你可以將它理解為一條訊息。
- 觀察者，它為關注主題的物件定義了一個 notify() 介面，以便在主題發生變化時能夠獲得相應的通知。你可以將它理解為訊息推送功能。
- 具體觀察者，它是先了觀察者的介面以保持其狀態與主題中的變化一致，你可以將它理解為每個英雄，比如德邦總管趙信、德瑪西亞皇子嘉文四世、放逐之刃銳雯等，當然了還有迅捷斥候提莫。
這個流程並不複雜，具體觀察者（比如嘉文四世、銳雯）通過觀察者提供的介面向主題註冊自己，每當主題狀態發生變化時，該主題都會使用觀察者（訊息推送功能）提供的通知方式來告知所有的具體觀察者（趙信、嘉文、提莫、銳雯）發生了什麼。
為什麼選擇英雄聯盟？
因為大家對英雄聯盟都熟悉啊，而且這不是 IG 為 LPL 賽區奪得第一個 S 賽冠軍了嘛，我正好蹭一波熱度。
我可以選擇其它遊戲麼？
可以，只要你能夠在你熟悉的領域找到合適的案例來理解，哪怕你用坦克大戰來做例子都是可以的。
英雄聯盟的通知是什麼樣的？
- 歡迎來到英雄聯盟
- 敵軍還有30秒到達戰場，碾碎他們
- 全軍出擊
- First blood
- Ace 英雄聯盟的訊息會在觸發事件（比如時間或者某個行為）的時候給部分召喚師或者全部召喚師推送訊息。
訊息通知的過程
熟悉的臺詞都可以背得出來了，可你知道這些訊息從產生到推給每個召喚師的過程是怎麼樣的麼？
那我們來整理一下順序吧：
- 事件觸發
- 產生訊息
- 將訊息放到佇列
- 其他召喚師監聽佇列
- 佇列變化則收到訊息
思考：這個過程並不複雜，如果根據上方的流程圖和順序，你可以寫出訊息推送的程式碼嗎？
蓋倫的特點是什麼
蓋倫是英雄聯盟中最有特點也最令人映像深刻的角色，一提到他，我們想到的必定是他那超大號的大寶劍和開大招時候那一聲 『德瑪西亞』的怒吼。
慢著，德瑪西亞？
德瑪西亞的是如何傳到各位召喚師耳朵裡的呢？
上面瞭解了觀察者模式的基本，我們心裡對程式碼就會有一個大概的輪廓。比如編寫一個訊息通知的類、一個訊息佇列、一個觀察者和10個具體觀察者（英雄聯盟每局10個玩家）。
訊息如何傳播呢？
訊息佇列有了，那麼如何在觸發事件（蓋倫開大招）的時候將那一聲『德瑪西亞』傳達到廣大英雄(召喚師)的耳朵裡呢？
你又如何確定該傳到誰那裡，但是又要注意排除那些離得遠的英雄。
最重要的訊息類
首先我們新建一個訊息類，這個訊息類中需要提供一個供英雄使用的介面，能夠讓觀察者來註冊和登出，並且維護一個訂閱者佇列以及最後一條訊息：
class NewsPublisher(object):
""" 訊息主題類 """
def __init__(self):
self.__subscribers = []
self.__latest_news = None
def register(self, subcriber):
""" 觀察者註冊 """
self.__subscribers.append(subcriber)
def detach(self):
""" 觀察者登出 """
return self.__subscribers.pop()
複製程式碼接著還需要什麼呢？佇列有了，那訂閱者列表和負責訊息通知的方法還沒有，而且訊息建立和最新訊息的介面也需要編寫，那麼就將訊息類改為：
class NewsPublisher(object):
""" 訊息主題類 """
def __init__(self):
self.__subscribers = []
self.__latest_news = None
def register(self, subcriber):
""" 觀察者註冊 """
self.__subscribers.append(subcriber)
def detach(self):
""" 觀察者登出 """
return self.__subscribers.pop()
def subscribers(self):
""" 訂閱者列表 """
return [type(x).__name__ for x in self.__subscribers]
def notify_subscribers(self):
""" 遍歷列表，通知訂閱者 """
for sub in self.__subscribers:
sub.update()
def add_news(self, news):
""" 新增訊息 """
self.__latest_news = news
def get_news(self):
""" 獲取新訊息 """
return "收到新訊息:", self.__latest_news
複製程式碼觀察者介面
然後就要考慮觀察者介面了，觀察者介面是應該是一個抽象基類，具體觀察者（英雄）繼承觀察者。觀察者介面需要有一個監聽方法，只要有新訊息發出，那麼所有符合條件的具體觀察者就可以收到相應的訊息：
from abc import ABCMeta, abstractmethod
class Subscriber(metaclass=ABCMeta):
""" 觀察者介面 """
@ abstractmethod
def update(self):
pass
複製程式碼英雄登場
英雄也要有一個 update() 方法，以便訊息類可以向英雄推送訊息：
class Garen(object):
""" 蓋倫 """
def __init__(self, publisher):
self.publisher = publisher
self.publisher.register(self)
def update(self):
print(type(self).__name__, self.publisher.get_news())
class JarvanIV(object):
""" 嘉文四世 """
def __init__(self, publisher):
self.publisher = publisher
self.publisher.register(self)
def update(self):
print(type(self).__name__, self.publisher.get_news())
class Riven (object):
""" 銳雯 """
def __init__(self, publisher):
self.publisher = publisher
self.publisher.register(self)
def update(self):
print(type(self).__name__, self.publisher.get_news())
class Quinn(object):
""" 德瑪西亞之翼 """
def __init__(self, publisher):
self.publisher = publisher
self.publisher.register(self)
def update(self):
print(type(self).__name__, self.publisher.get_news())
class XinZhao (object):
""" 德邦總管 """
def __init__(self, publisher):
self.publisher = publisher
self.publisher.register(self)
def update(self):
print(type(self).__name__, self.publisher.get_news())
class AurelionSol(object):
""" 鑄星龍王 """
def __init__(self, publisher):
self.publisher = publisher
self.publisher.register(self)
def update(self):
print(type(self).__name__, self.publisher.get_news())
class Aatrox(object):
""" 暗裔劍魔 """
def __init__(self, publisher):
self.publisher = publisher
self.publisher.register(self)
def update(self):
print(type(self).__name__, self.publisher.get_news())
class Ryze(object):
""" 流浪法師 """
def __init__(self, publisher):
self.publisher = publisher
self.publisher.register(self)
def update(self):
print(type(self).__name__, self.publisher.get_news())
class Teemo(object):
""" 迅捷斥候 """
def __init__(self, publisher):
self.publisher = publisher
self.publisher.register(self)
def update(self):
print(type(self).__name__, self.publisher.get_news())
class Malzahar (object):
""" 瑪爾扎哈 """
def __init__(self, publisher):
self.publisher = publisher
self.publisher.register(self)
def update(self):
print(type(self).__name__, self.publisher.get_news())
複製程式碼召喚師峽谷現在站著十位英雄，意味著遊戲現在開始了。
德瑪西亞！
誰能聽到這一聲 德瑪西亞 ？
if __name__ == "__main__":
news_publisher = NewsPublisher() # 例項化訊息類
garen_position = (566, 300) # 設定蓋倫當前位置
# 各個英雄當前位置
role_position = [(JarvanIV, 220, 60), (Riven, 56, 235), (Ryze, 1090, 990),
(XinZhao, 0, 0), (Teemo, 500, 500), (Malzahar, 69, 200),
(Aatrox, 460, 371), (AurelionSol, 908, 2098), (Quinn, 1886, 709)]
def valid_position(role_a: int, role_b: int):
# 同螢幕範圍確認
if abs(role_a - role_b) < 200:
return True
return False
for sub in role_position:
if valid_position(sub[1], garen_position[0]) or valid_position(sub[2], garen_position[1]):
# 只發送給同螢幕的英雄
sub[0](news_publisher)
複製程式碼改定義的都定義好了，座標和同螢幕英雄也區分出來了，如何傳送新訊息呢？
print("在同一個螢幕的英雄有：", news_publisher.subscribers())
news_publisher.add_news("德瑪西亞！")
news_publisher.notify_subscribers()
複製程式碼首先通過訂閱者列表確認同螢幕的英雄，通過訊息類中的 add_news() 方法發出蓋倫的怒吼『德瑪西亞』，接著使用訊息類中的 notify_subscribers() 方法通知訂閱者列表中所有英雄。
看看輸出結果是什麼：
在同一個螢幕的英雄有： ['Riven', 'Teemo', 'Aatrox']
Riven ('收到新訊息:', '德瑪西亞！')
Teemo ('收到新訊息:', '德瑪西亞！')
Aatrox ('收到新訊息:', '德瑪西亞！')
複製程式碼就這樣，『德瑪西亞』的聲音傳到了暗裔劍魔、迅捷斥候和放逐之刃那裡。
再看一遍
如果第一遍看不懂，可以一邊看著 UML 圖一邊動手實踐一遍，就能夠徹底理解觀察者模式了。