Observer设计模式的陷阱,兼谈C++语言在模式面前的悲哀

前几天,刚写的一个软件崩溃了。跟踪发现是下面函数的问题:
void CSubject::OnMsg(CSMSG *pMsg)
{
for(list<IMsgListener*>::iterator it = m_lstMsgListener.begin();
it != m_lstMsgListener.end(); it ++)
{
ASSERT( NULL != (*it) );
(*it) ->Notify(pMsg);
}
}

有经验的人一看就知道这是使用的是GOF的“观察者模式”。m_lstListener是观察者集合,用户可以通过Attach或者Detach函数在 m_lstListener中增加或删除观察者。当观察者期待的某个时间产生时,通过上面这一段代码,每个观察者都可以收到相应的消息(通过Notify 接口)。
可是,相信熟悉STL的人看到这一段代码,第一时间都会想:这会不会导致迭代子失效?
这段代码里,Notify接口是个虚函数。也就是说,Notify函数的具体实现,是由使用者自行决定的。上面这段代码,本身并不会引起迭代子失效,但是如果用户在Notify函数里不慎修改了m_lstListener,那么这段代码就会崩溃。
也就是说,观察者如果在Notify函数中调用Attach或者Detach函数,迭代子就会失效,系统就会崩溃!
接触设计模式已经有两三年了,观察者模式是我最常用的模式之一。没想到这个简单的设计,竟然会有这么严重的问题。
奇怪的是,为什么那么多有关设计模式的书籍,对这个那么容易出错的问题只字不提呢?网上那么多设计模式的实现例子,都采用这个有严重错误的设计呢?甚至在GOF那本名著中,采用的也是这种类似的设计(只不过是用java语言而已)。谬种流传,害人不浅。

可能这也是C++语言的悲哀吧。jdk库中,已经有现成的observer模式支持,用户根本不用写这些代码。C++程序员却只能一行行自己编写,谁叫C++没有一个类似与JDK的基础库呢?
很多设计模式,C++语言实现起来都非常困难。就连最简单的工厂方法,C++也难以实现。用一个函数专门负责对象的生成,那么这个对象由谁负责释放,就成了问题。工厂模式直接违反了C++语言的基本编码规范:谁申请的内存,谁负责释放。JAVA中有垃圾回收机制,生成的对象不用关心如何释放,所以工厂模式使用起来得心应手。但C++程序员呢?高级一点的还可能会使用智能指针来解决这个问题,但那些连boost库都没听过过的程序员呢?他们就连工厂模式都用不好了。

那么这个问题如何解决呢?并不好解决。在单线程环境下,我建议用“观察者队列缓存”的方式:
一、增加一个bool型的迭代标志,标志观察者队列是否处于迭代之中。即在OnMsg函数进入的时候,将其设为true,出去的时候设为false。
二、增加一个“观察者增删缓存”队列。
三、修改attach函数和detach函数。用户请求增删迭代子的时候,如果系统正在迭代过程中,那么先将增删请求保存在观察者增删缓存队列中,等待迭代完成之后再将这些请求付诸实现。如果不处于迭代过程中,直接操作
观察者队列可以了。

本文转自我的blog:
http://blog.Codefund.cn/skyMountain/archive/2006/09/19/1245058.aspx
[1569 byte] By [skyMountain-天山] at [2008-1-6]
# 1
没看到Attach代码,不知道是怎么修改链的
但是稍微修改一下代码,应该保证迭代子有效
调用时先复制迭代子*it++ ->Notify(pMsg)
楼主试试看

void CSubject::OnMsg(CSMSG *pMsg)
{
for(list<IMsgListener*>::iterator it = m_lstMsgListener.begin();
it != m_lstMsgListener.end(); ) //此处修改删除it ++)
{
ASSERT( NULL != (*it) );
(*it++) ->Notify(pMsg); //此处修改
}
}
# 2
不管什么模式都要和同步结合吧?不只是你说的在notify里detach有问题,多线程照样有问题。但是这不是别人的问题,而是你自己的问题。应用任何模式都不能用人家的示例代码作为你的商用代码,而要有你自己的商业处理。
wpxs0303-纹坪秀士 at 2007-10-19 > top of Msdn China Tech,专题开发,技术,项目,设计模式...
# 3
这个问题本质上并不是observer模式的问题,而是iterator模式的问题,问题在于list<IMsgListener*>::iterator 不是一个rubust的迭代器(也就是说该iterator在遍历过程中不能修改Aggregate),具体请参考《设计模式》5.4 Iterator的“9.实现”部分
LionEagle-LionEagle at 2007-10-19 > top of Msdn China Tech,专题开发,技术,项目,设计模式...
# 4
模式和语言的关系,就像设计图与建筑元素的关系,不能说一个好的设计图不能在某个地方采用就是该地的悲哀,模式也不是不可变的,模式化思想才是王道。
nule-C/C++编程道长 at 2007-10-19 > top of Msdn China Tech,专题开发,技术,项目,设计模式...
# 5

即使你用Java同样可以遇到这种问题。假设你用一个数组来存储观察者队列,在某一个观察者响应消息时将自已从队列中去除,那么下一个将被跳过。这种毫无声息的bug会让你更头疼,它会在离这段代码非常遥远的地方告诉你,你的程序运行结果不正确……

要解决这一问题,方法也很简单,遍历时复制一个队列就可以了。楼主的方法增加了理解负担,我觉得很好用。

事实上,比较常用的Observer模式应该有一个专用的Observer管理器来维护Subject和Observer之间的关系,原因GoF的书里面讲得很清楚。
plainsong-短歌 at 2007-10-19 > top of Msdn China Tech,专题开发,技术,项目,设计模式...
# 6
自己实现的差不要怪语言
gql_w at 2007-10-19 > top of Msdn China Tech,专题开发,技术,项目,设计模式...
# 7
这和C++有什么关系,一边遍历一个集合,一边又修改这个集合。
这是你自己软件流程的问题,先想清楚自己要做什么再说。
xylene at 2007-10-19 > top of Msdn China Tech,专题开发,技术,项目,设计模式...
# 8
多线程序没有同步的原因呀,添加一个临界变量就好了。没有问题,因为模板是速度最快,但是不是安全的
sh_liyu98 at 2007-10-19 > top of Msdn China Tech,专题开发,技术,项目,设计模式...
# 9
若在Observer的响应函数内修改储存Observerlist,当然会出这问题
所以GOF的Observerlist才为Private
Shadow_Mor at 2007-10-19 > top of Msdn China Tech,专题开发,技术,项目,设计模式...
# 10
本质是代码没有考虑同步的问题。设计模式的例子中,没办法考虑多线程同步。否则对学习者会增加很多干扰。
pkrobbie-pkrobbie at 2007-10-19 > top of Msdn China Tech,专题开发,技术,项目,设计模式...
# 11
受益匪浅!!!!
blankfang-网络猪猪 at 2007-10-19 > top of Msdn China Tech,专题开发,技术,项目,设计模式...
# 12
跟c++有啥关系~~怪自已吧
starcbh-信仰 at 2007-10-19 > top of Msdn China Tech,专题开发,技术,项目,设计模式...