工控网络服务器编程模式-观察者模式之拉模型
发布时间：
2019-10-16
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1.背景介绍
随着工业4.0的推行，现在的工控网络中，存在的安全设备和安全软件越来越多，这样就产生了对设备和软件集中管理的需求。一般的服务器网络编程中，包含推模式和拉模式两种消息交互模式，针对工业控制网络的特殊需求，介绍一下最常用的拉模式的消息通信机制。
2.概念简介
(1)观察者模式
一个软件系统里面包含了各种对象，就像一片欣欣向荣的森林充满了各种生物一样。在一片森林中，各种生物彼此依赖和约束，形成一个个生物链。一种生物的状态变化会造成其他一些生物的相应行动，每一个生物都处于别的生物的互动之中。同样，一个软件系统常常要求在某一个对象的状态发生变化的时候，某些其他的对象做出相应的改变。做到这一点的设计方案有很多，但是为了使系统能够易于复用，应该选择低耦合度的设计方案。减少对象之间的耦合有利于系统的复用，但是同时设计师需要使这些低耦合度的对象之间能够维持行动的协调一致，保证高度的协作。观察者模式是满足这一要求的各种设计方案中最重要的一种。
观察者模式所涉及的角色有：
● 抽象主题(Subject)角色：抽象主题角色把所有对观察者对象的引用保存在一个聚集(比如ArrayList对象)里，每个主题都可以有任何数量的观察者。抽象主题提供一个接口，可以增加和删除观察者对象，抽象主题角色又叫做抽象被观察者(Observable)角色。
● 具体主题(ConcreteSubject)角色：将有关状态存入具体观察者对象;在具体主题的内部状态改变时，给所有登记过的观察者发出通知。具体主题角色又叫做具体被观察者(Concrete Observable)角色。
● 抽象观察者(Observer)角色：为所有的具体观察者定义一个接口，在得到主题的通知时更新自己，这个接口叫做更新接口。
● 具体观察者(ConcreteObserver)角色：存储与主题的状态自恰的状态。具体观察者角色实现抽象观察者角色所要求的更新接口，以便使本身的状态与主题的状态相协调。如果需要，具体观察者角色可以保持一个指向具体主题对象的引用。
图1-观察者模式结构图
(2)拉模式
主题对象在通知观察者的时候，只传递少量信息。如果观察者需要更具体的信息，由观察者主动到主题对象中获取，相当于是观察者从主题对象中拉数据。一般这种模型的实现中，会把主题对象自身通过update()方法传递给观察者，这样在观察者需要获取数据的时候，就可以通过这个引用来获取了。
3.代码相关
from abc import ABCMeta,abstractmethod
class NewsPublisher: #subject
def __init__(self):
self.__subscribers = []
self.__latestNews = None
def attach(self,subscriber):
self.__subscribers.append(subscriber)
def detach(self):
return self.__subscribers.pop()
def notifySubscribers(self):
for sub in self.__subscribers:
sub.update()
def addNews(self,news):
self.__latestNews = news
def getNews(self):
return 'Got News:'+self.__latestNews
class Subscriber(metaclass=ABCMeta): #Observer
@abstractmethod
def update(self):
pass
class ConcreteSubscriber1: #ConcreteObserver
def __init__(self,publisher):
self.publisher=publisher
self.publisher.attach(self)
def update(self):
print(type(self).__name__,self.publisher.getNews())
class ConcreteSubscriber2:
def __init__(self, publisher):
self.publisher = publisher
self.publisher.attach(self)
def update(self):
print(type(self).__name__, self.publisher.getNews())
news_publisher = NewsPublisher()
for Subscribers in [ConcreteSubscriber1,ConcreteSubscriber2]: #创建观察者对象
Subscribers(news_publisher)
news_publisher.addNews('HELLO WORLD')
news_publisher.notifySubscribers()
news_publisher.detach()
news_publisher.addNews('SECOND NEWS')
news_publisher.notifySubscribers()
'''
ConcreteSubscriber1 Got News:HELLO WORLD
ConcreteSubscriber2 Got News:HELLO WORLD
ConcreteSubscriber1 Got News:SECOND NEWS
'''
上面的代码应该很容易就读懂了，但是拉模型在这里是什么意思呢，先看一下拉模型的含义：
每当发生变化时，主题都会向所有已经注册的观察者进行广播
出现变化后，观察者负责获取相应的变化情况，或者从订户那里拉取数据
拉模型涉及两个步骤，主题通知观察者，观察者从主题那里提取数据
具体到代码中，主题通知观察者步骤即为news_publisher.notifySubscribers()中调用所有观察者的update方法，这里的update方法没有参数，观察者从主题那里提取数据步骤即为具体观察者的update方法中又调用self.publisher.getNews()来获得数据。
4.应用示例
在我们的工控产品中，主机防护软件是一种典型的集中式管理应用，每台主机装有对应的防护软件，可以在自己的主机上进行配置，同时还有集中管理的工具，可以在集中管理平台上对设备进行配置和管理。
图2 网络结构
集中管理平台通知企业终端有新任务，企业终端去集中管理平台拉取自己的任务，然后去做对应的任务，这种模型易于管理和提高效率，将具体的任务分配到主机去实现，管理平台只负责对应任务的分发。
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