观察者模式，发布/订阅模式，与回调函数

0 摘要

回调函数适合简单、一对一的快速响应，比如摄像头采集完直接触发日志记录；
观察者模式适用于本地多模块联动，比如激光雷达数据同时供感知、定位和日志模块使用，互不干扰还易扩展；
发布/订阅模式通过中间件解耦，实现异步、跨系统通信，是大型无人车平台，如Apollo CyberRT的核心，适合OTA升级、数据统计等大规模、多目标场景。
这些模式本质上是不同程度的解耦策略，三者各有侧重，小用回调、中用观察者、大用Pub/Sub。
0.1 演进关系

1. 回调函数
2.    ↓ 扩展为多订阅者
3. 观察者模式
4.    ↓ 引入中间件解耦
5. 发布/订阅模式

复制代码

0.2 选型建议

• 简单的UI交互 → 回调函数
  
• 模块间的状态监听 → 观察者模式
  
• 系统间解耦通信 → 发布/订阅模式
  

这些模式本质上是不同程度的解耦策略，按需选择即可。
1 概念与特点

特性观察者模式（Observer）发布/订阅模式（Pub/Sub）回调函数（Callback）定义被观察对象维护多个观察者（监听者）列表，状态变化时主动通知所有已注册的observer发布者发送消息到消息代理/事件总线，中间件转发给所有该主题的订阅者，解耦了发布者和订阅者回调是一种编程技术，将一个可执行对象（如函数指针，或lambda表达式）作为参数传递，在特定事件发生时被调用耦合度中（观察者知道主题）低（通过中间件解耦）：发布者和订阅者互相不知道对方存在高（直接依赖）通信方式同步调用：需要实现统一的update方法异步：通常通过消息队列或事件总线同步或异步关系一对多多对多一对一（通常）复杂性中等高（需要消息系统）低使用场景GUI事件、数据监听微服务、分布式系统；可以按主题过滤消息；可以跨进程，甚至分布式部署，是现代无人车平台基础架构之一，如Apollo CyberRT，等简单异步通知、事件处理伸缩性有限（所有观察者一起通知）好（可动态增减订阅者）差（硬编码关系）优点支持多目标联动、便于功能拓展扩展性好，低耦合、支持分布式部署实现简单、效率高缺点notify过程可能阻塞主线程引入中间件复杂度高、调试难度增加扩展性差、耦合度高2 典型场景

场景推荐模式描述日志记录三种均可每当关键数据流或异常发生时，通过回调/observer/subscriber写入日志异常报警Callback，或Pub/Sub硬件故障实时推送报警信息；安全策略统一响应数据统计分析Pub/Sub后台统计模块汇聚各路指标，为运维团队提供健康报告OTA升级广播Pub/Sub新固件上线后批量通知车辆终端依次下载更新UI界面刷新Observer路径规划结果产生，即时渲染路线信息单设备采集处理Callback摄像头采集完成，快照并同步输出日志3 UML类图

3.1 回调函数

1. +------------------+
2. | SensorDriver     |
3. +------------------+
4. | + setCallback() -----> (Function Pointer / std::function)
5. +------------------+

复制代码

3.2 观察者模式

3.3 发布/订阅 Pub/Sub

EventBUS/Broker为消息总线，可以是Channel/EventBus/MQ，等。
4 C++ Demo

4.1 回调函数 Demo —— 日志记录&异常监控

[code]#include #include class CameraDriver {public:    void setFrameCallback(std::function cb) {        callback_ = cb;    }    void captureFrame(int frameId) {        // 通知外部业务，比如写日志        if (callback_) {        callback_(frameId);        }    }private:    std::function callback_;};void logFrameEvent(int id) {    std::cout