掌握Rust中的观察者模式（从零开始实现事件驱动系统）

为什么使用观察者模式？

想象一下你正在开发一个新闻推送系统：每当有新新闻发布时，所有订阅了该频道的用户都应该收到通知。如果不用观察者模式，你可能需要在发布新闻的地方硬编码每个用户的处理逻辑，这会导致代码高度耦合、难以维护。

而使用 Rust观察者模式，你可以将“新闻发布”作为主题（Subject），将“用户”作为观察者（Observer）。两者之间通过接口交互，互不依赖具体实现，从而实现高内聚、低耦合的架构。

Rust 中的观察者模式实现步骤

我们将通过以下步骤实现一个简单的温度监控系统：

• 定义观察者（Observer） trait
• 定义主题（Subject） trait
• 实现具体的主题（如 TemperatureSensor）
• 实现具体的观察者（如 Display、Logger）
• 运行并测试整个系统

1. 定义 Observer 和 Subject Trait

首先，我们需要定义两个核心 trait：

// 观察者 trait：当状态变化时被调用trait Observer {    fn update(&self, temperature: f32);}// 主题 trait：管理观察者并通知它们trait Subject {    fn attach(&mut self, observer: Box);    fn detach(&mut self, _observer: &dyn Observer);    fn notify(&self);}

2. 实现具体的主题：TemperatureSensor

这个结构体将保存当前温度，并维护一个观察者列表：

struct TemperatureSensor {    observers: Vec>,    temperature: f32,}impl TemperatureSensor {    fn new() -> Self {        TemperatureSensor {            observers: Vec::new(),            temperature: 0.0,        }    }    fn set_temperature(&mut self, temp: f32) {        println!("温度传感器：温度已更新为 {}°C", temp);        self.temperature = temp;        self.notify(); // 通知所有观察者    }}impl Subject for TemperatureSensor {    fn attach(&mut self, observer: Box) {        self.observers.push(observer);    }    fn detach(&mut self, _observer: &dyn Observer) {        // 为简化，此处不实现具体移除逻辑        println!("提示：detach 功能未完整实现");    }    fn notify(&self) {        for observer in &self.observers {            observer.update(self.temperature);        }    }}

3. 实现具体的观察者

我们创建两个观察者：一个用于显示温度，另一个用于记录日志。

struct Display;impl Observer for Display {    fn update(&self, temperature: f32) {        println!("【显示屏】当前温度：{}°C", temperature);    }}struct Logger;impl Observer for Logger {    fn update(&self, temperature: f32) {        println!("【日志系统】记录温度变化：{}°C", temperature);    }}

4. 运行主程序

现在把所有部分组合起来：

fn main() {    let mut sensor = TemperatureSensor::new();    // 创建观察者    let display = Box::new(Display);    let logger = Box::new(Logger);    // 注册观察者    sensor.attach(display);    sensor.attach(logger);    // 模拟温度变化    sensor.set_temperature(25.5);    println!("");    sensor.set_temperature(30.0);}

5. 运行结果

执行上述代码，你将看到如下输出：

温度传感器：温度已更新为 25.5°C【显示屏】当前温度：25.5°C【日志系统】记录温度变化：25.5°C温度传感器：温度已更新为 30°C【显示屏】当前温度：30°C【日志系统】记录温度变化：30°C

进阶思考：如何优化？

上面的实现是基础版本。在实际项目中，你可能需要考虑：

• 使用 Rc<RefCell<...>> 或 Arc<Mutex<...>> 支持共享所有权（尤其在多线程场景）
• 实现更高效的观察者移除机制（例如通过 ID 标识）
• 引入泛型，使 Subject 能处理任意类型的数据，而不仅是 f32

总结

通过本教程，你已经掌握了如何在 Rust 中实现 观察者模式。这种 Rust设计模式 非常适合用于构建事件驱动系统、GUI 应用、消息通知等场景。它不仅提升了代码的可维护性，还充分发挥了 Rust 的安全性和性能优势。

无论你是学习 Rust编程教程 的初学者，还是希望深入理解设计模式的开发者，观察者模式都是一个值得掌握的重要工具。动手试试吧，用它来重构你的项目，体验解耦带来的清爽感！

—— 用 Rust 写出更安全、更优雅的代码 ——