第一章：监听模式

一、什么是监听模式

故事
李力的出租屋里有一台热水器，但热水器没有警报功能，更没有切换模式的功能，所以烧热水必须守着，不然李力洗澡就成问题了。时间长了成“杀猪烫”，时间短又“冻成狗”。作一个包无分文的程序员，李力想有一台自己的智能热水器......可以在水温50°C~70℃的时候通知自己洗澡，100℃的时候通知自己可以饮用......

1.1 模拟故事剧情

下面我们用代码来实现李力的白日梦......

from abc import ABCMeta, abstractmethod


class WaterHeater:
    """热水器"""
    def __init__(self):
        self.__observers = []  # 存储监听者
        self.__temperature = 25

    def getTemperature(self):
        return self.__temperature

    def setTemperature(self, temperature):
        self.__temperature = temperature
        print("当前温度是：" + str(self.__temperature) + "°C")
        self.notifies()

    def addObserver(self, observer):
        self.__observers.append(observer)

    def notifies(self):
        for o in self.__observers:
            o.update(self)


class Observer(metaclass=ABCMeta):
    """洗澡模式和饮用模式的父类"""
    @abstractmethod
    def update(self, waterHeater):
        pass


class WashingMode(Observer):
    """洗澡模式"""
    def update(self, waterHeater):
        if 50 <= waterHeater.getTemperature() < 70:
            print("水已经烧好！温度正好，可以用来洗澡了。")


class DrinkingMode(Observer):
    """饮用模式"""
    def update(self, waterHeater):
        if waterHeater.getTemperature() >= 100:
            print("水已烧开！可以用来饮用了")


def testWaterHeater():
    """测试代码"""
    heater = WaterHeater()
    washingObser = WashingMode()
    drinkingObser = DrinkingMode()
    heater.addObserver(washingObser)
    heater.addObserver(drinkingObser)
    for temperature in [40, 60, 100]:
        heater.setTemperature(temperature)


if __name__ == "__main__":
    testWaterHeater()

% python waterheater.py

当前温度是：40°C
当前温度是：60°C
水已经烧好！温度正好，可以用来洗澡了。
当前温度是：100°C
水已烧开！可以用来饮用了

首先创建两个监听者：washingObser和drinkingObser，把监听者添加到监听者列表（调用addObserver）当热水器heater温度变化时（调用setTemperature），就会调用notifies，之后每个监听者会调用自己的update方法发出通知。

二、 监听模式的定义

在对象间定义一种一对多的依赖关系，当这个对象状态发生改变时，所有依赖它的对象都会被通知并自动更新。

监听模式是一种一对多的关系，可以有任意个监听者同时监听某一个对象。监听的对象叫监听者，被监听的对象叫做被监听者，被监听者对象在状态或内容发生变化时，会通知所有监听者对象，使它们能够做出相应的变化（如自动更新自己的信息）。

2.1 监听模式设计思想

监听模式又名观察者模式，顾名思义就是观察与被观察的关系。比如你在烧开水的时候看着它开没开，你就是观察者，水是被观察者。监听模式是对象的行为模式，又叫发布/订阅（Publish/Subscribe）模式、模型/视图（Model/View）模式、源（Source/Listener）模式或者从属者（Dependents）模式。当你看到这些模式的时候不要觉得陌生，它们就是监听模式。
监听模式的核心思想就是在被监听者和监听者之间建立一种自动触发的关系。

三、监听模式的抽象模型

3.1代码框架

抽象出监听者模式的框架模型listenermode.py

from abc import ABCMeta, abstractmethod


class Observer(metaclass=ABCMeta):
    """监听者基类"""
    @abstractmethod
    def update(self, observable, object):
        pass


class Observable:
    """被观察者的基类"""

    def __init__(self):
        self.__observers = []

    def addObserver(self, observer):
        self.__observers.append(observer)

    def removeObserver(self, observer):
        self.__observers.remove(observer)

    def notifyObservers(self, object=0):
        for o in self.__observers:
            o.update(self, object)

基于框架的实现waterheater.py

from listenermode import Observer, Observable


class WaterHeater(Observable):
    """热水器"""

    def __init__(self):
        Observable.__init__(self)  # 存储监听者
        self.__temperature = 25

    def getTemperature(self):
        return self.__temperature

    def setTemperature(self, temperature):
        self.__temperature = temperature
        print("当前温度是：" + str(self.__temperature) + "°C")
        self.notifyObservers()


class WashingMode(Observer):
    """洗澡模式"""

    def update(self, observable, object):
        if 50 <= observable.getTemperature() < 70:
            print("水已经烧好！温度正好，可以用来洗澡了。")


class DrinkingMode(Observer):
    """饮用模式"""

    def update(self, observable, object):
        if observable.getTemperature() >= 100:
            print("水已烧开！可以用来饮用了")


def testWaterHeater():
    """测试代码"""
    heater = WaterHeater()
    washingObser = WashingMode()
    drinkingObser = DrinkingMode()
    heater.addObserver(washingObser)
    heater.addObserver(drinkingObser)
    for temperature in [40, 60, 100]:
        heater.setTemperature(temperature)


if __name__ == "__main__":
    testWaterHeater()

%python waterheater.py

当前温度是：40°C
当前温度是：60°C
水已经烧好！温度正好，可以用来洗澡了。
当前温度是：100°C
水已烧开！可以用来饮用了
设计要点
  • 被监听者至少需要三个方法：添加监听者、移除监听者、通知Observer的方法。监听者至少要有一个方法：更新方法，即更新当前的内容，做出相应的处理。
  • Observable在发送广播通知的时候，无须指定具体的Observer，Observer可以自己决定是否订阅Subject的通知。

四、实战应用

模拟网站的账号异常登录检测和诊断机制。当账户异常登录时，会以短信或者邮件的方式将登录信息（登录时间、地区、IP地址）发送给已经绑定的手机或邮箱。

import time
from listenermode import Observer, Observable


class Account(Observable):
    """用户账号"""

    def __init__(self):
        Observable.__init__(self)
        self.__latestIp = {}
        self.__latestRegion = {}

    def login(self, name, ip, time):
        region = self.__getRegion(ip)
        if self.__isLongDistance(name, region):
            self.notifyObservers({"name": name, "ip":ip, "region": region, "time": time})
        self.__latestRegion[name] = region
        self.__latestIp[name] = ip

    def __getRegion(self, ip):
        ipRegions = {
            "101.47.18.9": "浙江省杭州市",
            "67.218.147.69": "美国洛杉矶"
        }
        region = ipRegions.get(ip)
        return "" if region is None else region

    def __isLongDistance(self, name, region):
        latestRegion = self.__latestRegion.get(name)
        return latestRegion is not None and latestRegion != region


class SmsSender(Observer):
    def update(self, observable, object):
        print("[短信发送]"+ object["name"] + "您好！检测到您的账号可能登录异常，最近一次登录信息：\n"
              + "登录地区：" + object["region"] + " 登录ip: " + object["ip"] + " 登录时间："
              + time.strftime("%Y-%m-%d %H-%M-%S", time.gmtime(object["time"])))


class MailSender(Observer):
    def update(self, observable, object):
        print("[邮件发送]"+ object["name"] + "您好！检测到您的账号可能登录异常，最近一次登录信息：\n"
              + "登录地区：" + object["region"] + " 登录ip: " + object["ip"] + " 登录时间："
              + time.strftime("%Y-%m-%d %H-%M-%S", time.gmtime(object["time"])))


def testLogin():
    account = Account()
    account.addObserver(SmsSender())
    account.addObserver(MailSender())
    account.login("李力", "101.47.18.9", time.time())
    account.login("李力", "67.218.147.69", time.time())


if __name__ == "__main__":
    testLogin()

% python loginexpect.py

[短信发送]李力您好！检测到您的账号可能登录异常，最近一次登录信息：
登录地区：美国洛杉矶 登录ip: 67.218.147.69 登录时间：2020-07-28 06-38-44
[邮件发送]李力您好！检测到您的账号可能登录异常，最近一次登录信息：
登录地区：美国洛杉矶 登录ip: 67.218.147.69 登录时间：2020-07-28 06-38-44

资料：
《人人都懂设计模式》作者：罗伟富

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