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C#怎么实现观察者模式 C#设计模式之观察者模式教程

云瑶君_7741

云瑶君_7741

发布时间:2026-02-08 08:46:33

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来源于php中文网

原创

C#中首选IObservable/IObserver实现观察者模式,语义清晰、线程安全基础好、支持取消订阅与异常传递;事件适合快速原型;自定义委托适合教学或特殊调度。

c#怎么实现观察者模式 c#设计模式之观察者模式教程

在C#中实现观察者模式,核心是定义“被观察者(Subject)”和“观察者(Observer)”,让多个观察者能动态订阅、接收被观察者状态变化的通知。.NET 原生提供了 IObservable<t></t> 和 IObserver<t></t> 接口,是最轻量、标准且推荐的方式——无需手写事件委托或自定义接口,也天然支持取消订阅和异常传递。

用 IObservable/IObserver 实现标准观察者

这是最符合 .NET 理念的写法,语义清晰、线程安全基础好、可组合性强(配合 System.Reactive 可进一步增强)。

  • 被观察者需实现 IObservable<t></t>,通常返回一个包装了订阅逻辑的对象(如 Observable.Create<t>()</t>)
  • 观察者实现 IObserver<t></t>,重写 OnNext(接收数据)、OnError(处理异常)、OnCompleted(通知结束)
  • 调用 Subscribe() 建立连接;返回的 IDisposable 可用于主动取消订阅

示例:温度传感器模拟

// 被观察者:温度数据源
var temperatureSource = Observable.Create<double>(observer =>
{
    var timer = new Timer(_ =>
    {
        var temp = 20 + new Random().NextDouble() * 10;
        observer.OnNext(temp);
    }, null, TimeSpan.Zero, TimeSpan.FromSeconds(2));
<pre class="brush:php;toolbar:false;">return () => timer.Dispose(); // 取消时释放资源

});

// 观察者:控制台显示 var subscription = temperatureSource.Subscribe( temp => Console.WriteLine($"当前温度:{temp:F2}°C"), ex => Console.WriteLine($"错误:{ex.Message}"), () => Console.WriteLine("传感器已关闭") );

// 5秒后取消订阅 await Task.Delay(5000); subscription.Dispose(); // 主动断开,timer 也会被释放

用事件(event)+ 自定义委托实现简易版

适合入门理解或轻量场景,代码直观,但需手动管理订阅列表、线程安全、异常隔离等细节。

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  • 在被观察者类中声明 public event EventHandler<temperatureeventargs> TemperatureChanged;</temperatureeventargs>
  • 定义事件参数类继承 EventArgs,携带通知数据(如温度值)
  • 触发时调用 TemperatureChanged?.Invoke(this, new TemperatureEventArgs(temp));
  • 观察者通过 sensor.TemperatureChanged += OnTemperatureChanged; 订阅

注意:多线程下需加锁或使用 EventHandlerList;事件不提供取消订阅外的生命周期控制。

用泛型委托 Action 搭配 List 存储观察者

比事件更灵活,便于批量操作或条件过滤,但失去事件的封装性和编译时安全(比如不能用 -= 安全移除匿名方法)。

  • 被观察者维护 private readonly List<action>> _observers = new();</action>
  • 提供 Subscribe(Action<double> action)</double> 和 Unsubscribe(Action<double> action)</double>
  • 状态变更时遍历调用每个 action(temp);建议捕获异常避免一个失败影响其他观察者

关键注意事项

无论哪种实现,都要重视三点:

  • 内存泄漏风险:事件或委托长期持有观察者引用,导致无法 GC;务必提供明确的取消机制并及时调用
  • 线程安全:若通知可能跨线程触发(如定时器、Task),需确保 Subscribe/Unsubscribe 和通知过程线程安全(可用 ConcurrentBag 或锁)
  • 异常隔离:一个观察者出错不应中断其他观察者的通知;标准 IObserver 的 OnError 已做分离,手写方案需 try/catch 包裹每个调用

基本上就这些。用 IObservable/IObserver 是现代 C# 的首选,简洁、健壮、可扩展;事件适合快速原型;自定义委托适合教学或特殊调度需求。

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