参考にさせていただいた記事

デザインパターン「Observer」
にゃんこで分かるObserverパターン前編
 Pythonによるデザインパターン【Observer】-本日のニュースをお届けします-
GOFデザインパターンをPythonで - Observer

とても分かりやすく理解の参考にさせていただきました

はじめに

Observerパターンとは
"監視対象(Subject)が変化した時に監視者(Observer)に通知する仕組み"
のことです
今回以下のような具体例を考え,pythonでの構築の道筋を辿っていきたいと思います

↓Buttonの状態はpress/releaseがあり、それが変化した時にObserverへ通知する例

単純な例

まず、Observerが一つの単純な例を考えます

ある人間Aとpress/releaseの状態を持つButtonが存在するとします
AはButtonが押された事を感知して、その後なんらかのreactionを起こしたいと考えているとします

この状態でAはButtonの状態を監視して変化を感知してReactionしていると見る事ができ、
この時Aが監視者(Observer), Buttonが監視対象(Subject)とするObserverパターンと考えることが出来ます

実現への道筋

上の単純な具体例をpythonによって実際に実現したいと思います
まず、Subjectが状態を持ち、Observerがreactionメソッドを持つという状況を示すと以下のようになります

class Subject:
    def __init__(self):
        self.button_state = 0

class Observer:
    def reaction(self):
        pass

if __name__ == "__main__":
    Button = Subject()
    A = Observer()

単純な例を実現する為に以下の２つの機能を追加します

Subjectが自身の状態の変化を感知する機能
状態変化時にObserverにreactionメソッドを実行させる機能

それぞれ実現方法を見ていきます

1. 自身の状態の変化の感知

自身の属性値の変化を感知するのにはpropertyのsetterを利用します
(プロパティについて分からない場合、参考記事として python property がとても分かりやすいと思います)


class Subject:
    def __init__(self):
        self._button_state = 0

    @property
    def button_state(self):
        return self._button_state

    @button_state.setter
    def button_state(self,state):
        if self._button_state != state:
            self._button_state = state
            print("buttonの状態が変化")

class Observer:
    def reaction(self):
        pass


if __name__ == "__main__":
    A = Observer()
    Button = Subject()

    Button.button_state = 1    #=>buttonの状態が変化

2.状態変化時にObserverに通知する機能

まず、通知すべきObserverの登録できるようにします

class Subject:
    def __init__(self,observer):
        self._button_state = 0
        self.observer = observer #追加

次にObserverのreactionを発生させるnotisfyメソッドを追加します
(ここがObserverへの通知することと同様の意味を持つ)
また、notisfyメソッドが状態変化時に発生するようにsetter内からこれを呼び出します

class Subject:
    #----省略----
    @button_state.setter
    def button_state(self,state):
        self._button_state = state
        self.notisfy() #追加

    def notisfy(self): #追加
        self.observer.reaction()

全体

よって全体は以下のようになります


class Subject:
    def __init__(self,observer): #追加
        self._button_state = 0
        self.observer = observer #追加

    @property
    def button_state(self):
        return self._button_state

    @button_state.setter
    def button_state(self,state):
        self._button_state = state
        self.notisfy() #追加

    def notisfy(self): #追加
        self.observer.reaction()


class Observer:
    def reaction(self):
        print("reaction") #変更


if __name__ == "__main__":
    A = Observer()
    Button = Subject(A) #変更

    Button.button_state = 1    #=>reaction
    Button.button_state = 0    #=>reaction

以上でSubjectオブジェクトのbutton_stateが変化したときにそれを監視している一つのObserverがreactionを起こすという単純な例が実現できました

より汎用的なObserverパターン

単純な例を実現することができましたが、このままでは1つのSubjectに対して複数のObserverに通知したい時に対応できません
なぜなら、通知すべきObserverに一つしか登録できないような記述をしてしまっているからです

class Subject:
    def __init__(self,observer):
        self._button_state = 0
        self.observer = observer #通知すべきObserverの登録

この状態ではより汎用的なObserverパターンとして利用できないのでこれを解決することを考えます

この問題は以下を導入する事で簡単に解決できます

Subjectに通知すべきObserverリスト(通知者一覧)をもたせる
状態変化通知時(notisfyメソッド実行時)にリストに登録されたObserver全てにreactionメソッドを実行させる

1. SubjectにObserverリスト(通知者一覧)をもたせる

Observerリストとそのリストにobserverオブジェクトを追加するメソッドを書き加えます

class Subject:
    def __init__(self): #変更
        self._button_state = 0
        self.observers = [] #変更

    def add_observer(self,observer): #追加
        self.observers.append(observer)

2. 状態変化時にリスト内全てのObserverにreactionメソッドを実行させる

notisfyメソッドの処理を書き換えてリスト内全てのobserverにreactionメソッドを実行させるようにします

class Subject:
    #----省略----
    def notisfy(self): #変更
        for i in self.observers:
            i.reaction()

全体

以上より全体は以下のようになります


class Subject:
    def __init__(self):
        self._button_state = 0
        self.observers = []

    def add_observer(self,observer):
        self.observers.append(observer)

    @property
    def button_state(self):
        return self._button_state

    @button_state.setter
    def button_state(self,state):
        if self._button_state != state:
            self._button_state = state
            self.notisfy()

    def notisfy(self):
        for i in self.observers:
            i.reaction()


class Observer:
    def reaction(self):
        print("ボタンが押された")


if __name__ == "__main__":
    A = Observer()
    B = Observer()
    C = Observer()

    Button = Subject()

    Button.add_observer(A) #observerリストに追加
    Button.add_observer(B) #observerリストに追加
    Button.add_observer(C) #observerリストに追加

    Button.button_state = 0
    Button.button_state = 1
    Button.button_state = 0
    Button.button_state = 0

以上でSubjectオブジェクトに登録された複数のObserver全てが監視している属性値が変化したときにreactionをする仕組みを実現できました

python Observerパターンの初歩