觀察者模式在交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

溫立輝

摘 要：針對(duì)交通信號(hào)系統(tǒng)中信號(hào)燈與控制中心的耦合問(wèn)題，討論了觀察者模式的思想原理以及類(lèi)組成結(jié)構(gòu)，闡述觀察者模式的適用場(chǎng)景；同時(shí)分析了觀察者模式如何應(yīng)用在交通信號(hào)系統(tǒng)中，進(jìn)一步提升信號(hào)燈的合理性與靈活性。

關(guān)鍵詞：觀察者；訂閱；發(fā)布；主題；通知

觀察者模式（Publish/Subscribe）是一種行為模式，適用于多對(duì)象信息系統(tǒng)的交互場(chǎng)景中，其能有效的降低主題與對(duì)象間的依賴關(guān)系，解耦模塊間的耦合程度，進(jìn)一步提升編程語(yǔ)言的抽象能力。

1 認(rèn)識(shí)觀察者模式

觀察者模式作為一種解耦模式，是行為模式中的典范，其核心要素是主題類(lèi)，也稱(chēng)為模式中心，其一舉一動(dòng)都會(huì)影響相關(guān)的追隨者—訂閱類(lèi)，其行為體現(xiàn)了一種廣播式的傳遞效應(yīng)。

在圖1中可以看到，該模式由四部分組成，分別是：主題、訂閱者以及兩個(gè)抽象基類(lèi)的實(shí)現(xiàn)子類(lèi)，每個(gè)部分具體功能結(jié)構(gòu)描述如下。

1.1 抽象主題（Subject）

各具體主題類(lèi)的繼承類(lèi)，定義了注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)主題的方法（register），還存在發(fā)布主題更改的方法（publishNotice），具體的主題類(lèi)實(shí)現(xiàn)由子類(lèi)定義。

1.2 具體主題（ConcreteSubject）

抽象主題類(lèi)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)子類(lèi)，負(fù)責(zé)定義具體的主題，需實(shí)現(xiàn)父類(lèi)主題的定義方法（setNotice）。

1.3 抽象觀察者（Observer）

抽象觀察者父類(lèi)是所有觀察者對(duì)外交互的門(mén)面，本類(lèi)中需定義一個(gè)抽象的接收通知方法（receiveNotice），在抽象主題類(lèi)中需引入該類(lèi)型，作為對(duì)觀察者的操作引用。

1.4 具體觀察者（ConcreteObserver）

抽象觀察者的一個(gè)實(shí)現(xiàn)子類(lèi)，在主題狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，負(fù)責(zé)接收消息更改具體觀察者自身的狀態(tài)，需實(shí)現(xiàn)父類(lèi)中receiveNotice方法。

2 在信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用

觀察者模式最典型的應(yīng)用就是交通信號(hào)系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)中有信號(hào)控制中心與為數(shù)眾多的信號(hào)燈。當(dāng)信號(hào)控制中心發(fā)出對(duì)應(yīng)的信號(hào)變換指令時(shí)，所有信號(hào)指示燈都需變更自身信號(hào)指示，也就是當(dāng)信息控制中心這一主題發(fā)生變化時(shí)，所有的觀察者對(duì)象（信號(hào)燈）都要更改自身的狀態(tài)，如圖2所示。

完成以上4步，就基本上實(shí)現(xiàn)了信號(hào)系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)，其余只完成相應(yīng)的細(xì)節(jié)，加上如界面組件及監(jiān)聽(tīng)控制等方面即可。

3 結(jié)語(yǔ)

將一個(gè)系統(tǒng)分割成眾多的協(xié)作類(lèi)增加了程序的靈活度，但同時(shí)也帶來(lái)負(fù)面影響，那就是需要維護(hù)分割出來(lái)后對(duì)象之間的一致性。在交通信號(hào)系統(tǒng)中，恰如其分的使用了訂閱/發(fā)布這一行為模式而有效降低了指揮中心與信號(hào)燈的耦合，極大的提高了系統(tǒng)的靈活性與裝配能力。

參考文獻(xiàn)：

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