C# 设计模式：观察者模式 (Observer Pattern)

观察者模式（Observer Pattern）是一种行为型设计模式。它定义了对象之间的一对多依赖关系，当一个对象（被观察者）的状态发生改变时，所有依赖于它的对象（观察者）都会得到通知并自动更新。

在 C# 中，观察者模式非常重要，它是 GUI 编程、MVC 架构以及现代响应式编程（Reactive Extensions）的基础。

主要涉及两个角色：

• Subject (主题/被观察者): 维护一组观察者，提供添加（Attach）和删除（Detach）观察者的方法，并在状态改变时通知（Notify）它们。
• Observer (观察者): 定义一个更新接口，用于在收到主题通知时更新自己。

这种方式是设计模式教科书中的标准做法，适用于理解原理或跨语言移植。

我们需要定义“观察者”和“主题”的契约。

using System;
using System.Collections.Generic;
 
namespace ObserverPatternDemo
{
    // 观察者接口
    public interface IObserver
    {
        // 当主题状态改变时，调用此方法
        void Update(string message);
    }
 
    // 主题接口
    public interface ISubject
    {
        void Attach(IObserver observer); // 订阅
        void Detach(IObserver observer); // 取消订阅
        void Notify();                   // 通知所有
    }
}

这是实际发生变化的数据源。

namespace ObserverPatternDemo
{
    public class NewsPublisher : ISubject
    {
        // 维护观察者列表
        private List<IObserver> _observers = new List<IObserver>();
 
        // 内部状态
        private string _latestNews;
 
        // 实现订阅
        public void Attach(IObserver observer)
        {
            _observers.Add(observer);
            Console.WriteLine("Subject: 增加了一个观察者。");
        }
 
        // 实现取消订阅
        public void Detach(IObserver observer)
        {
            _observers.Remove(observer);
            Console.WriteLine("Subject: 移除了一个观察者。");
        }
 
        // 实现通知逻辑
        public void Notify()
        {
            Console.WriteLine("Subject: 正在通知所有观察者...");
            foreach (var observer in _observers)
            {
                observer.Update(_latestNews);
            }
        }
 
        // 业务逻辑：发布新闻
        public void PublishNews(string news)
        {
            Console.WriteLine($"\nSubject: 发布新消息 -> {news}");
            _latestNews = news;
            Notify(); // 状态改变，触发通知
        }
    }
}

namespace ObserverPatternDemo
{
    public class Subscriber : IObserver
    {
        private string _name;
 
        public Subscriber(string name)
        {
            _name = name;
        }
 
        public void Update(string message)
        {
            Console.WriteLine($"  Observer ({_name}): 收到新闻 -> {message}");
        }
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 1. 创建主题
        var publisher = new NewsPublisher();
 
        // 2. 创建观察者
        var sub1 = new Subscriber("张三");
        var sub2 = new Subscriber("李四");
 
        // 3. 订阅
        publisher.Attach(sub1);
        publisher.Attach(sub2);
 
        // 4. 触发变化
        publisher.PublishNews("C# 12 发布了！");
 
        // 5. 取消订阅演示
        publisher.Detach(sub1);
        publisher.PublishNews("观察者模式很简单。");
    }
}

这是 C# 开发者最常用的方式。C# 语言层面内置了观察者模式的支持，无需手动维护列表和循环调用。

虽然可以直接传 string，但标准的 .NET 模式建议继承 `EventArgs`。

public class NewsEventArgs : EventArgs
{
    public string Title { get; }
    public DateTime Time { get; }
 
    public NewsEventArgs(string title)
    {
        Title = title;
        Time = DateTime.Now;
    }
}

public class ModernPublisher
{
    // 声明事件：使用内置的 EventHandler<T> 委托
    // 这相当于自动实现了 Attach, Detach 和 List<Observer>
    public event EventHandler<NewsEventArgs> NewsPublished;
 
    public void Publish(string title)
    {
        Console.WriteLine($"发布者: 产生新闻 - {title}");
        OnNewsPublished(new NewsEventArgs(title));
    }
 
    // 标准的受保护虚方法，用于触发事件
    protected virtual void OnNewsPublished(NewsEventArgs e)
    {
        // ?.Invoke 检查是否有人订阅（是否为 null），如果不为 null 则调用
        NewsPublished?.Invoke(this, e);
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var publisher = new ModernPublisher();
 
        // 观察者 1：使用 Lambda 表达式订阅
        publisher.NewsPublished += (sender, e) => 
        {
            Console.WriteLine($"  [Lambda观察者] 收到: {e.Title} 时间: {e.Time}");
        };
 
        // 观察者 2：使用传统方法订阅
        publisher.NewsPublished += LegacyHandler;
 
        // 触发
        publisher.Publish("学习 C# 事件");
 
        // 取消订阅 (使用 -=)
        publisher.NewsPublished -= LegacyHandler;
 
        publisher.Publish("只有 Lambda 观察者还在听");
    }
 
    static void LegacyHandler(object sender, NewsEventArgs e)
    {
        Console.WriteLine($"  [方法观察者] 处理: {e.Title}");
    }
}

在 .NET Framework 4.0 以后，微软引入了 `System.IObservable<T>` 和 `System.IObserver<T>` 接口，这是响应式编程 (Reactive Extensions - Rx) 的基础。

它支持更复杂的操作，如：

• 完成通知: `OnCompleted()`
• 错误处理: `OnError(Exception error)`
• 流式处理: 可以对事件流进行过滤、映射、节流等操作。

如果你的业务逻辑涉及大量异步数据流处理，建议深入研究 Rx.NET。

• 简单场景/GUI开发: 请直接使用 C# `event`。
• 跨语言架构/强类型约束: 使用 经典接口模式。
• 复杂异步数据流: 使用 `IObservable<T>` (Rx)。