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分析Lua觀察者模式最佳實踐之構建事件分發系統

一、前言

試想這樣一個問題，當某個事件發生時，比如在游戲中A模塊修改了用戶的金幣數，而B模塊和C模塊提供的功能都依賴于用戶的金幣數，那么，A模塊在修改金幣數的同時，就需要通知B模塊和C模塊。常規的方法就是A模塊持有B模塊和C模塊的對象，然后分別通過調用對象接口的方式告訴它們，“嘿，我修改了用戶的金幣數，改成了10金幣”。

但這樣就帶來了許多問題：

A模塊引用了B模塊和C模塊，耦合嚴重
A模塊修改金幣數的方法中調用了B，C模塊的方法，當這兩個模塊發生變化時（比如B模塊接收金幣數的接口名稱改變了，或是C模塊不再需要知道金幣數改變了），A模塊也要修改
當又出現一個D模塊也需要知道金幣數的變化時，同樣需要修改A模塊以適應這種需求

為了解決上面的問題，我們自然想到了觀察者模式。

二、觀察者模式

這里簡單說一下什么是觀察者模式：定義對象之間的一對多依賴，這樣一來，當一個對象改變狀態時，它的所有依賴者（稱之為觀察者）都會接收到通知并自動更新。

觀察者模式的好處是，對象之間是松耦合的，當一個對象改變狀態時，它并不需要知道自己的觀察者是誰，只需要發布通知即可。任何時候都可以增加或刪除觀察者，不會影響到發布通知的對象。而事件分發系統就是觀察者模式的一個具體實現

三、事件分發系統

事件分發系統核心需要提供的功能主要包括以下幾個部分：

當一個對象發生改變時，可以認為此時產生了一個事件，提供一個派發事件的接口，以通知所有的觀察者
需要提供注冊監聽事件的接口，以讓觀察者可以訂閱自己需要接收的事件
還需提供反注冊監聽事件接口，以讓觀察者可以取消自己的訂閱
最好還能在訂閱的時候設置優先級，優先級越高的可以越先被通知

四、使用事件分發系統解決問題

首先，來看看使用事件分發系統處理上面提到的問題，會是什么樣的效果。

A模塊只需要派發金幣修改事件，B，C模塊只需要訂閱金幣修改事件，之后便可以收到通知了。是不是很簡單呢

local B = class()
function B:on_money_change( money )
    print(money, "B receive event")
end
-- 訂閱金幣修改事件
EventSystem:on(Event.MoneyChanged, B.on_money_change, {target = B})

local C = class()
function C:on_money_change( money )
    print(money, "C receive event")
end
EventSystem:on(Event.MoneyChanged, C.on_money_change, {target = C})
-- 在A模塊中派發金幣修改事件，當前金幣為10
EventSystem:emit(Event.MoneyChanged, 10)

接下來會仔細解讀一下這個EventSystem事件分發系統的Lua實現代碼。

實現事件分發系統時，需要小心一些特殊情況，比如有以下幾個坑，讀者可以留意一下代碼中對這幾個坑的處理

在事件派發的過程中訂閱該事件，訂閱還有優先級，需要小心處理排序問題
在事件派發的過程中取消訂閱該事件，需要采用標記移除，不能直接移除
在事件派發的過程中又派發了該事件，如何確定事件派發完成

為了便于講解，下面的代碼省略了一些非關鍵性的代碼，用--- ...代替。

五、注冊監聽事件接口

function EventSystem:on( event, func, params )
    --- ...
    local event_listener = self._listeners[event]
    params = params or {}
    local priority = params.priority or 0
    local target = params.target
    --- ...
    local cb = {target = target, func = func, id = id, priority = priority}
    table.insert(event_listener.list, cb)
    id = id + 1
    if priority > 0 then
        event_listener.need_sort = true
        self:sort(event_listener)
    end
end

on方法中event參數表示要注冊監聽的事件名稱，func參數表示當事件發生時要觸發的回調函數，params表示額外參數，可以設置注冊監聽的目標target（可以利用它反注冊所有與其相關的監聽），也可以設置要注冊監聽的優先級，優先級越高的越先執行。

on方法的實現還是比較簡單的，主要就是將注冊的相關信息插入到event_listener表中，但是明明注冊的監聽是有優先級的，卻仍然只是調用table.insert將信息插入到表的末尾，這是為什么呢？讀者可以先留意一下，后面會有詳細解釋。
還需要格外注意的是sort方法

function EventSystem:sort( listener )
    if listener.need_sort == true and listener.emit_count == 0 then
        table.sort(listener.list, function ( a, b )
            if a.priority == b.priority then
                return a.id  b.id
            else
                return a.priority > b.priority
            end
        end)
        listener.need_sort = false;
    end
end

可以看到sort方法必須在listener.emit_count == 0時才會進行排序，listener.emit_count == 0表示的是當前的事件沒有處于派發狀態，后面講到派發接口時會詳細解釋，這里讀者只需要知道其表示的含義即可。

事件處于派發狀態時不能進行優先級排序原因是可能會造成回調的重復觸發。

比如當前事件有4個回調 a, b, c, d，派發事件是順序執行回調，當執行到第3個回調c時，如果在c回調中又注冊了一個優先級最高的回調e，立刻排序的話，e插入到第一位，c會被擠到第4位，順序執行到第4個回調時，導致c又被調用一次。

六、反注冊事件監聽接口

function EventSystem:off( event, func, params )
    --- ...
    local event_listener = self._listeners[event]
    params = params or {}
    for i,cb in ipairs(event_listener.list) do
        if cb.func == func and cb.target == params.target then
            if event_listener.emit_count > 0 then
                -- 派發過程中只進行標記刪除
                cb.need_remove = true
                event_listener.need_clean = true
            else
                table.remove(event_listener.list, i)
            end
            break;
        end
    end
end

off方法用于取消事件監聽，當事件未處于派發過程中時，直接調用table.remove移除注冊信息即可，但當事件處于派發過程中時，不能直接移除，只能先進行標記。
在事件處于派發過程中時不能直接移除的原因是可能導致遺漏觸發某些回調，比如當前事件有5個回調 a, b, c, d, e，順序執行到第3個回調c時，如果在c回調中調用了off方法取消自己的監聽，此時直接移除c的話，會導致d回調移動到第3位，e移動到第4位，順序執行到第4個回調時，調用的是e而遺漏了d。

七、事件派發接口

function EventSystem:emit( event, ... )
    --- ...
    local event_listener = self._listeners[event]
    local interrupt = false
    local length = #event_listener.list
    -- 這里不能使用ipairs，確保不會觸發在派發過程中注冊的事件
    -- 只取當前已經注冊的事件數量，如果在派發過程中再注冊（調用了table.insert），本次派發也不會調用
    for i = 1, length do
        if interrupt == true then
            break
        end
        local cb = event_listener.list[i]
        if cb.func and cb.need_remove ~= true then
            event_listener.emit_count = event_listener.emit_count + 1
            if cb.target then
                interrupt = cb.func(cb.target, ...)
            else
                interrupt = cb.func(...)
            end
            event_listener.emit_count = event_listener.emit_count - 1
        end
    end
    self:sort(event_listener);
    self:clean(event_listener);
    return interrupt
end

emit方法負責派發一個事件，順序執行event_listener中注冊的回調。事件的派發支持中斷，當執行某個回調時，如果這個回調返回了true則可以中斷當前事件的派發。

值得一提的是，代碼通過對應的event_listener.emit_count = event_listener.emit_count + 1和event_listener.emit_count = event_listener.emit_count - 1來記錄事件的派發狀態，當emit_count > 0則表明事件還在派發過程中。當emit_count == 0則表明事件派發完成。

不能使用event_listener.is_emiting = true和event_listener.is_emiting = false代替的原因是如果在觸發的回調中又派發了事件，形成了遞歸，那么二次派發事件結束時會直接將event_listener.is_emiting置為flase，導致一次派發事件對應的派發狀態被標記錯誤