观察数据变化的不同方式

Question

在我的应用程序中，我有很多课程。这些类中的大多数都存储了相当多的数据，如果其中一个数据类的内容发生变化，我的应用程序中的其他模块也必须“更新”，这一点很重要。

典型的做法是这样的：

void MyDataClass::setMember(double d)
{
m_member = d;
notifyAllObservers();
}

如果成员不经常更改并且“观察类”需要尽快更新，这是一个非常好的方法。

观察变化的另一种方式是：

void MyDataClass::setMember(double d)
{
setDirty();
m_member = d;
}

如果成员多次更改，这是一个很好的方法，并且“观察类”会定期查看所有“脏”实例。

不幸的是，我的课程中混合了这两种数据成员。有些更改不那么频繁（我可以与普通观察者一起生活），有些更改很多次（这是在复杂的数学算法中）并且每次值更改时调用观察者都会破坏我的应用程序的性能。

还有其他观察数据变化的技巧，或者可以轻松组合几种不同的观察数据变化方法的模式吗？

虽然这是一个与语言无关的问题（我可以尝试理解其他语言的示例），但最终的解决方案应该可以在 C++ 中使用。

Answer 1

您描述的两种方法（从概念上）涵盖了这两个方面，但是我认为您没有充分解释它们的优缺点。

您应该注意一项，那就是人口因素。

• 当通知者多而观察者少时，推送方法非常有用
• 当通知者少而观察者多时，Pull 方法非常有用

如果您有许多通知程序，并且您的观察者应该遍历它们中的每一个以发现 dirty 的 2 或 3 个...它不会工作。另一方面，如果您有很多观察者，并且在每次更新时都需要通知所有观察者，那么您可能注定要失败，因为简单地遍历所有观察者会影响您的性能。

但是，您还没有谈到一种可能性：将这两种方法与另一个间接级别结合起来。

• 将每个更改推送到GlobalObserver
• 让每个观察者在需要时检查GlobalObserver

但这并不容易，因为每个观察者都需要记住它上次检查的时间是什么时候，以便仅在它尚未观察到的更改时收到通知。通常的技巧是使用 epoch。

Epoch 0       Epoch 1      Epoch 2
event1        event2       ...
...           ...

每个观察者都会记住它需要读取的下一个 epoch（当观察者订阅时，它会得到当前 epoch 作为回报），并从这个 epoch 一直读取到当前 epoch 以了解所有事件。通常通知器无法访问当前 epoch，例如，您可以决定每次读取请求到达时切换 epoch（如果当前 epoch 不为空）。

这里的困难是知道何时丢弃 epoch（何时不再需要）。这需要某种引用计数。请记住，GlobalObserver 是将当前时期返回给对象的那个。所以我们为每个 epoch 引入了一个计数器，它简单地计算有多少观察者还没有观察到这个 epoch（以及后续的）。

• 在订阅时，我们返回 epoch 编号并增加此 epoch 的计数器
• 在轮询时，我们递减所轮询 epoch 的计数器并返回当前 epoch 编号并递增其计数器
• 在取消订阅时，我们会减少 epoch 的计数器 --> 确保析构函数取消订阅！

也可以将它与超时结合起来，记录我们上次修改纪元的时间（即创建下一个纪元）并决定在一定时间后我们可以丢弃它（在这种情况下，我们回收计数器并将其添加到下一个 epoch）。

请注意，该方案可扩展到多线程，因为一个时期可用于写入（堆栈上的推送操作），而其他时期是只读的（原子计数器除外）。在不需要分配内存的情况下，可以使用无锁操作来压栈。在堆栈完成后决定切换 epoch 是非常明智的。

Answer 2

观察数据变化的其他技巧

不是真的。你有“推”和“拉”的设计模式。没有其他选择。

notifyAllObservers是push，普通属性访问是pull。

我建议保持一致性。显然，您遇到的情况是，一个对象有很多变化，但所有变化并没有渗透到其他对象。

不要被这个弄糊涂了。

观察者不需要仅仅因为收到更改通知而进行昂贵的计算。

我认为您应该有一些这样的类来处理“频繁更改但请求缓慢”的类。

class PeriodicObserver {
    bool dirty;
    public void notification(...) {
        // save the changed value; do nothing more.  Speed matters.
        this.dirty= True;
    }
    public result getMyValue() {
        if( this.dirty ) { 
            // recompute now
        }
        return the value
}

Answer 3

您有拉取和推送通知。我会考虑尽量隐藏细节，所以至少通知者不需要关心差异：

class notifier { 
public:
    virtual void operator()() = 0;
};

class pull_notifier : public notifier { 
    bool dirty;
public:
    lazy_notifier() : dirty(false) {}
    void operator()() { dirty = true; }
    operator bool() { return dirty; }
};

class push_notifier : public notifier { 
    void (*callback)();
public:
    push_notifier(void (*c)()) : callback(c) {}
    void operator()() { callback(); }
};

然后观察者可以传递push_notifier 或pull_notifier，只要它认为合适，mutator 不需要关心差异：

class MyDataClass { 
    notifier &notify;
    double m_member;
public:
    MyDataClass(notifier &n) : n_(n) {}
    void SetMember(double d) { 
        m_member = d; 
        notify();
    }
};

目前我只为每个 mutator 编写了一个观察者，但如果您需要更多，将其更改为指向给定 mutator 的观察者对象的指针向量是相当简单的。这样，给定的 mutator 将支持 push_ 和 pull_ 通知器的任意组合。如果您确定给定的 mutator 只会使用 pull_notifiers 或 push_notifiers，您可以考虑使用带有通知器的模板作为模板参数（策略）以避免虚函数调用的开销（对于push_notifier，但对于 pull_notifier 则更少）。

Answer 4

您描述了两个可用的高级选项（推送与拉取/轮询）。我不知道有任何其他选项。