观察者模式在交通信号系统中的应用

温立辉

摘 要：针对交通信号系统中信号灯与控制中心的耦合问题，讨论了观察者模式的思想原理以及类组成结构，阐述观察者模式的适用场景；同时分析了观察者模式如何应用在交通信号系统中，进一步提升信号灯的合理性与灵活性。

关键词：观察者；订阅；发布；主题；通知

观察者模式（Publish/Subscribe）是一种行为模式，适用于多对象信息系统的交互场景中，其能有效的降低主题与对象间的依赖关系，解耦模块间的耦合程度，进一步提升编程语言的抽象能力。

1 认识观察者模式

观察者模式作为一種解耦模式，是行为模式中的典范，其核心要素是主题类，也称为模式中心，其一举一动都会影响相关的追随者—订阅类，其行为体现了一种广播式的传递效应。

在图1中可以看到，该模式由四部分组成，分别是：主题、订阅者以及两个抽象基类的实现子类，每个部分具体功能结构描述如下。

1.1 抽象主题（Subject）

各具体主题类的继承类，定义了注册监听主题的方法（register），还存在發布主题更改的方法（publishNotice），具体的主题类实现由子类定义。

1.2 具体主题（ConcreteSubject）

抽象主题类的一个实现子类，负责定义具体的主题，需实现父类主题的定义方法（setNotice）。

1.3 抽象观察者（Observer）

抽象观察者父类是所有观察者对外交互的门面，本类中需定义一个抽象的接收通知方法（receiveNotice），在抽象主题类中需引入该类型，作为对观察者的操作引用。

1.4 具体观察者（ConcreteObserver）

抽象观察者的一个实现子类，在主题状态发生变化时，负责接收消息更改具体观察者自身的状态，需实现父类中receiveNotice方法。

2 在信号系统中应用

观察者模式最典型的应用就是交通信号系统中，在该系统中有信号控制中心与为数众多的信号灯。当信号控制中心发出对应的信号变换指令时，所有信号指示灯都需变更自身信号指示，也就是当信息控制中心这一主题发生变化时，所有的观察者对象（信号灯）都要更改自身的状态，如图2所示。

完成以上4步，就基本上实现了信号系统的主体结构，其余只完成相应的细节，加上如界面组件及监听控制等方面即可。

3 结语

将一个系统分割成众多的协作类增加了程序的灵活度，但同时也带来负面影响，那就是需要维护分割出来后对象之间的一致性。在交通信号系统中，恰如其分的使用了订阅/发布这一行为模式而有效降低了指挥中心与信号灯的耦合，极大的提高了系统的灵活性与装配能力。

参考文献：

[1] 刘凌云.观察者模式在面向抽象编程中的应用[J].计算机与数字工程，2016，44（8）：1474-1477，1522.

[2] 欧阳宏基，杨卫忠，赵蔷.观察者模式在Java事件处理中的应用研究[J].微处理机，2013，34（4）：77-79.

[3] 吴清寿.基于事件机制的观察者模式及应用[J].重庆理工大学学报：自然科学版，2012，26（9）：100-104.