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C++如何实现观察者模式异步通知

P粉602998670

发布： 2025-09-20 16:52:01

原创

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答案：通过线程或任务队列实现异步通知，确保线程安全与资源释放；具体采用std::async、线程池或工作队列优化性能。

c++如何实现观察者模式异步通知

在C++中实现观察者模式的异步通知，关键在于将观察者的更新操作从主线程中解耦，通过线程或事件队列机制进行非阻塞调用。这样可以避免被观察者因等待所有观察者处理完成而阻塞。

观察者模式基础结构

先定义基本的抽象接口：

class Observer {
public:
    virtual ~Observer() = default;
    virtual void update(int message) = 0;
};
<p>class Subject {
public:
virtual ~Subject() = default;
virtual void attach(Observer<em> obs) = 0;
virtual void detach(Observer</em> obs) = 0;
virtual void notify(int message) = 0;
};</p>

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使用线程实现异步通知

最直接的方式是每次通知时启动一个线程（或使用线程池）来调用观察者的update方法。

#include <vector>
#include <thread>
#include <mutex>
<p>class AsyncSubject : public Subject {
private:
std::vector<Observer*> observers;
mutable std::mutex mtx;</p><p>public:
void attach(Observer* obs) override {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
observers.push_back(obs);
}</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>void detach(Observer* obs) override {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    observers.erase(
        std::remove(observers.begin(), observers.end(), obs),
        observers.end()
    );
}

void notify(int message) override {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    for (auto* obs : observers) {
        // 每个观察者在独立线程中处理
        std::thread([obs, message]() {
            obs->update(message);
        }).detach(); // 自动回收资源
    }
}

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};

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注意：频繁创建线程开销大，适合低频通知场景。高频场景建议使用线程池。

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使用任务队列+工作线程优化

更高效的做法是维护一个共享的任务队列和一组工作线程，避免频繁创建线程。

启动一个或多个工作线程监听任务队列
notify时不创建线程，而是将“调用update”任务推入队列
工作线程取出任务并执行

这种方式能更好控制并发数，减少系统开销。

结合std::async简化异步调用

使用

std::async

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让标准库管理线程调度：

void notify(int message) override {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    for (auto* obs : observers) {
        std::async(std::launch::async, [obs, message] {
            obs->update(message);
        });
    }
}

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优点：代码简洁，自动管理资源；缺点：无法控制并发数量，可能创建过多线程。

基本上就这些。根据性能要求选择合适方式：轻量级用