옵저버 패턴

Coddy C++ 여정의 객체 지향 프로그래밍 섹션에 포함된 레슨. 104개 중 94번째.

옵서버 패턴은 objects 간의 일대다 의존성을 정의합니다. 한 object(subject)의 상태가 변경되면 모든 종속 객체(옵서버)에 자동으로 notified됩니다. 이는 이벤트 시스템, UI 업데이트 또는 여러 객체가 변경 사항에 반응해야 하는 모든 상황에 이상적입니다.

이 패턴에는 두 가지 핵심 역할이 있습니다. 관찰자 목록을 유지하고 이들에게 알림을 보내는 Subject와 업데이트 인터페이스를 구현하는 Observers입니다.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

class Observer {
public:
    virtual void update(int value) = 0;
    virtual ~Observer() = default;
};

class Subject {
    std::vector<Observer*> observers;
    int state = 0;
    
public:
    void attach(Observer* obs) {
        observers.push_back(obs);
    }
    
    void detach(Observer* obs) {
        observers.erase(
            std::remove(observers.begin(), observers.end(), obs),
            observers.end());
    }
    
    void setState(int value) {
        state = value;
        notify();
    }
    
    void notify() {
        for (Observer* obs : observers) {
            obs->update(state);
        }
    }
};

class Display : public Observer {
    std::string name;
public:
    Display(const std::string& n) : name(n) {}
    void update(int value) override {
        std::cout << name << " received: " << value << "\n";
    }
};

int main() {
    Subject sensor;
    Display screen1("Screen1"), screen2("Screen2");
    
    sensor.attach(&screen1);
    sensor.attach(&screen2);
    sensor.setState(42);  // 두 디스플레이 모두 알림을 받음
}

setState()가 호출되면 주체는 등록된 모든 옵저버를 순회하며 해당 옵저버의 update() 메서드를 호출합니다. 옵저버는 언제든지 연결하거나 연결을 해제할 수 있으므로 시스템이 유연하고 느슨하게 결합됩니다.

한 object의 변경 사항으로 다른 objects를 업데이트해야 하지만 이러한 objects를 서로 강하게 결합하고 싶지 않을 때 Observer를 사용하세요.

챌린지

쉬움

Observer 패턴을 사용하여 Weather Station 모니터링 시스템을 만들어 봅시다. 온도 데이터를 추적하고 온도가 변경될 때마다 여러 디스플레이 장치에 자동으로 알림을 보내는 기상 관측소를 만들 것입니다. 이는 이 패턴의 전형적인 실제 활용 사례입니다.

코드를 세 개의 파일로 구성합니다:

Observer.h: observer 인터페이스와 구체적인 디스플레이 observer를 define합니다.
순수 가상 update(double temperature) method를 포함하는 추상 Observer class를 Create합니다. observers는 알림을 받기 위해 이 method를 Implement하며, virtual destructor도 함께 포함합니다.

그런 다음 Observer에서 상속하는 TemperatureDisplay class를 Create합니다. each 디스플레이에는 constructor를 통해 설정되는 name(string)이 있습니다. update()가 호출되면 다음을 출력해야 합니다:
```
[DisplayName]: Temperature is [temperature] degrees
```
WeatherStation.h: temperature를 유지하고 observers에게 알림을 보내는 subject를 Create합니다.
WeatherStation class는 다음을 수행해야 합니다:
- observer 포인터의 list와 current temperature를 저장합니다(0.0으로 initialize)
- observers를 등록하는 attach(Observer* obs) method를 가집니다
- observers를 제거하는 detach(Observer* obs) method를 가집니다
- temperature를 업데이트하고 attach된 모든 observers에게 알림을 보내는 setTemperature(double temp) method를 가집니다
- 각 observer에서 current temperature와 함께 update()를 호출하는 private notify() method를 가집니다
main.cpp: Observer 패턴이 실제로 동작하는 모습을 보여 줍니다.
세 개의 input을 읽습니다:
1. 첫 번째 디스플레이의 name(string)
2. 두 번째 디스플레이의 name(string)
3. temperature 값(double)
제공된 names를 사용하여 WeatherStation 하나와 TemperatureDisplay objects 두 개를 Create합니다. 두 디스플레이를 station에 attach한 다음 temperature를 input 값으로 설정합니다. 두 디스플레이 모두 자동으로 update를 받고 messages를 출력해야 합니다.

그 후 첫 번째 디스플레이를 detach하고 input보다 5 degrees 높은 새 temperature를 설정합니다. 두 번째 디스플레이만 이 update를 받아야 합니다.

예를 들어, inputs가 Kitchen, Bedroom, 22.5인 경우:

Kitchen: Temperature is 22.5 degrees
Bedroom: Temperature is 22.5 degrees
Bedroom: Temperature is 27.5 degrees

inputs가 Office, Lobby, 18.0인 경우:

Office: Temperature is 18 degrees
Lobby: Temperature is 18 degrees
Lobby: Temperature is 23 degrees

Observer 패턴이 어떻게 느슨하게 결합된 시스템을 만드는지 확인해 보세요. weather station은 특정 디스플레이에 대해 알 필요 없이, 단지 listening 중인 대상에게 notify하기만 합니다. observer를 detach하면 해당 observer는 자동으로 updates를 더 이상 받지 않습니다.

직접 해보기

#include <iostream>
#include <string>
#include "WeatherStation.h"

using namespace std;

int main() {
    // 입력 읽기
    string display1Name, display2Name;
    double temperature;
    
    cin >> display1Name;
    cin >> display2Name;
    cin >> temperature;
    
    // TODO: WeatherStation 객체 생성
    
    // TODO: 입력 이름으로 두 개의 TemperatureDisplay 객체 생성
    
    // TODO: 두 디스플레이를 기상 관측소에 연결
    
    // TODO: 온도를 입력 값으로 설정
    // (두 디스플레이 모두 메시지를 출력해야 함)
    
    // TODO: 첫 번째 디스플레이 분리
    
    // TODO: 온도를 입력보다 5도 높게 설정
    // (두 번째 디스플레이만 출력해야 함)
    
    return 0;
}