Observer Martin Dráb Návrhové vzory, 2015

Co to je?  Definuje závislost 1:N mezi objekty  Závislé objekty jsou informovány o změně stavu  Konzistentní stav souboru objektů  Vazba mezi objekty je velmi volná  Vyšší znovupoužitelnost kódu  Také známé jako publish-subscribe  Hlavní protagonisté  Observer je informován o změně stavu subjektu. Na subjektu jinak nezávislý.  Subjekt o změnách svého stavu informuje observery, které se za tímto účelem zaregistrovaly.  Poskytuje rozhraní na registrování a odregistrování observerů  Registrovaných observerů může být libovolné množství  O jednotlivých observerech neví nic

Rozhraní a třídy

Jak to (teoreticky) funguje

Vlastnosti  Abstraktní vazba mezi subjektem a observerem  Subjekt nezná konkrétní třídy observerů, pouze obecný interface  Každý z aktérů může patřit do jiné vrstvy (nízkoúrovňové subjekty mohou informovat observery vyšší úrovně)  Broadcast  Subjekt jej provádí automaticky  Je zodpovědnost konkrétního observeru, zda notifikaci o změně stavu subjektu bude ignorovat či ne  Neznámá cena změny stavu subjektu  I malá změna stavu subjektu může být drahá, pokud je zaregistrováno mnoho observerů, nebo je zpracování notifikace náročné

Učebnicový příklad class Subject { public: virtual ~Subject() { } virtual void attach(Observer *o) { obSet_.insert(o); } virtual void detach(Observer *o) { obSet_.remove(o); } virtual void notify() { for (auto o : obSet_) o->update(); } protected: Subject() { } private: std::set obSet_; }; class Observer { public: virtual ~Observer() { } virtual void update() = 0; protected: Observer() { } };

Učebnicový příklad II class Clock : public Subject { public: unsigned int getSeconds() { return timeInSeconds_ % 60; } unsigned int getMinutes() { return (timeInSeconds_ / 60) % 60; } unsigned int getHours() { return (timeInSeconds_ / 3600) % 24; } void tick() { ++timeInSeconds_; notify(); } private: unsigned int timeInSeconds_; }; class AnalogClock : public Observer { public: virtual void update() { // draw the clock } AnalogClock(Clock *aClock) : clock_(aClock) { clock_->attach(this); } private: Clock *clock_; }; class DigitalClock : public Observer { public: virtual void update() { // draw the clock } DigitalClock(Clock *aClock) : clock_(aClock) { clock_->attach(this); } private: Clock *clock_; };

Učebnicový příklad III int main() { Clock *timer = new Clock(); DigitalClock *dc = new DigitalClock(timer); AnalogClock *ac = new AnalogClock(timer); while (true) { Sleep(1000); timer->tick(); } return 0; }

Implementace  Mapování subjektů na observery  Každý subjekt si pamatuje své observery (seznam, jiná struktura)  Globální datová struktura (hash. tabulka) mapující subjekty na obeservery  Pozorování více než jednoho subjektu  void Observer::Update(Subject *s);  Kdy notifikovat observery?  Provede subjekt po každé změně stavu  Notifikace jsou automatické („nezapomenutelné“)  Zbytečné notifikace při sekvenci malých změn stavu  Provede klient poté, co dokončí změnu stavu subjektu  Notifikace až po dokončení sekvence malých úprav  Větší náchylnost k chybám

Implementace II  Mazání subjektů  Mazání subjektu zneplatní reference na něj uložené v jeho observerech  Lze vyřešit speciálním druhem notifikace  Rozumnější cílení notifikací  Obrana proti nechtěnému broadcastu  Observer při registraci specifikuje, jaké druhy notifikací (změn stavu subjektu) jej zajímají

Push a pull model  Subjekt může v rámci notifikace poskytnout určité informace o změně svého stavu, čímž může observerům ušetřit práci.  Push model  Subjekt předává prakticky všechny informace v rámci notifikace (v parametrech metody update)  Windows PS Notify Routines  Pull model  Subjekt v rámci notifikací nepředává žádné informace  Je na observerech, aby si v rámci metody update zjistili, co se změnilo  \Callback\SetSystemTime, Windows kernel

ChangeManager

Využití v praxi  Windows (low-level)  PS Notify Routines  Callback objects (observer v C)  Monitorování registru/FS...  Listenery v Javě  ….

Callback Objects (Windows)  ExCreateCallback  Získá odkaz na callback objekt, nebo vytvoří nový objekt  ObDereferenceObject  Odevzdání odkazu na callback objekt zpět systému  ExRegisterCallback  Subject::Attach  ExUnregisterCallback  Subject::Detach  ExNotifyCallback  Subject::Notify  Příklady:  \Callback\SetSystemTime  \Callback\ProcessorAdd

PS Notify Routines (Windows)  Opět pouze prostředky jazyka C => práce s callbacky  Uživatel píše jen observera  Vhodné obalit vlastním subjektem (počet registrovatelných callbacků je omezen (8-64?))  Registrace  PsSetCreateProcessNotifyRoutine(_ProcessCallback, FALSE);  Deregistrace  PsSetCreateProcessNotifyRoutine(_ProcessCallback, TRUE);  Notifikace (provádí systém)  void _ProcessCallback(HANDLE ParentId, HANDLE ProcessId, BOOLEAN Create);