Перейти к содержанию

Наблюдатель

Также известен как: Издатель-Подписчик, Слушатель, Observer

Наблюдатель — это поведенческий паттерн проектирования, который создаёт механизм подписки, позволяющий одним объектам следить и реагировать на события, происходящие в других объектах.

Паттерн Наблюдатель

Проблема

Представьте, что вы имеете два объекта: Покупатель и Магазин. В магазин вот-вот должны завезти новый товар, который интересен покупателю.

Покупатель может каждый день ходить в магазин, чтобы проверить наличие товара. Но при этом он будет злиться, без толку тратя своё драгоценное время.

Постоянное посещение магазина или спам?

Постоянное посещение магазина или спам?

С другой стороны, магазин может разослать спам каждому своему покупателю. Многих это расстроит, так как товар специфический, и не всем он нужен.

Получается конфликт: либо покупатель тратит время на периодические проверки, либо магазин тратит ресурсы на бесполезные оповещения.

Решение

Давайте называть Издателями те объекты, которые содержат важное или интересное для других состояние. Остальные объекты, которые хотят отслеживать изменения этого состояния, назовём Подписчиками.

Паттерн Наблюдатель предлагает хранить внутри объекта издателя список ссылок на объекты подписчиков, причём издатель не должен вести список подписки самостоятельно. Он предоставит методы, с помощью которых подписчики могли бы добавлять или убирать себя из списка.

Подписка на события

Подписка на события.

Теперь самое интересное. Когда в издателе будет происходить важное событие, он будет проходиться по списку подписчиков и оповещать их об этом, вызывая определённый метод объектов-подписчиков.

Издателю безразлично, какой класс будет иметь тот или иной подписчик, так как все они должны следовать общему интерфейсу и иметь единый метод оповещения.

Оповещения о событиях

Оповещения о событиях.

Увидев, как складно всё работает, вы можете выделить общий интерфейс, описывающий методы подписки и отписки, и для всех издателей. После этого подписчики смогут работать с разными типами издателей, а также получать оповещения от них через один и тот же метод.

Аналогия из жизни

Подписка на газеты и их доставка.

Подписка на газеты и их доставка.

После того как вы оформили подписку на газету или журнал, вам больше не нужно ездить в супермаркет и проверять, не вышел ли очередной номер. Вместо этого издательство будет присылать новые номера по почте прямо к вам домой сразу после их выхода.

Издательство ведёт список подписчиков и знает, кому какой журнал высылать. Вы можете в любой момент отказаться от подписки, и журнал перестанет вам приходить.

Структура

Структура классов паттерна Наблюдатель

  1. Издатель владеет внутренним состоянием, изменение которого интересно отслеживать подписчикам. Издатель содержит механизм подписки: список подписчиков и методы подписки/отписки.
  2. Когда внутреннее состояние издателя меняется, он оповещает своих подписчиков. Для этого издатель проходит по списку подписчиков и вызывает их метод оповещения, заданный в общем интерфейсе подписчиков.
  3. Подписчик определяет интерфейс, которым пользуется издатель для отправки оповещения. В большинстве случаев для этого достаточно единственного метода.
  4. Конкретные подписчики выполняют что-то в ответ на оповещение, пришедшее от издателя. Эти классы должны следовать общему интерфейсу подписчиков, чтобы издатель не зависел от конкретных классов подписчиков.
  5. По приходу оповещения подписчику нужно получить обновлённое состояние издателя. Издатель может передать это состояние через параметры метода оповещения. Более гибкий вариант — передавать через параметры весь объект издателя, чтобы подписчик мог сам получить требуемые данные. Как вариант, подписчик может постоянно хранить ссылку на объект издателя, переданный ему в конструкторе.
  6. Клиент создаёт объекты издателей и подписчиков, а затем регистрирует подписчиков на обновления в издателях.

Псевдокод

В этом примере Наблюдатель позволяет объекту текстового редактора оповещать другие объекты об изменениях своего состояния.

Структура классов примера паттерна Наблюдатель

Пример оповещения объектов о событиях в других объектах.

Список подписчиков составляется динамически, объекты могут как подписываться на определённые события, так и отписываться от них прямо во время выполнения программы.

В этой реализации редактор не ведёт список подписчиков самостоятельно, а делегирует это вложенному объекту. Это даёт возможность использовать механизм подписки не только в классе редактора, но и в других классах программы.

Для добавления в программу новых подписчиков не нужно менять классы издателей, пока они работают с подписчиками через общий интерфейс.

// Базовый класс-издатель. Содержит код управления подписчиками
// и их оповещения.
class EventManager is
    private field listeners: hash map of event types and listeners

    method subscribe(eventType, listener) is
        listeners.add(eventType, listener)

    method unsubscribe(eventType, listener) is
        listeners.remove(eventType, listener)

    method notify(eventType, data) is
        foreach (listener in listeners.of(eventType)) do
            listener.update(data)

// Конкретный класс-издатель, содержащий интересную для других
// компонентов бизнес-логику. Мы могли бы сделать его прямым
// потомком EventManager, но в реальной жизни это не всегда
// возможно (например, если у класса уже есть родитель). Поэтому
// здесь мы подключаем механизм подписки при помощи композиции.
class Editor is
    public field events: EventManager
    private field file: File

    constructor Editor() is
        events = new EventManager()

    // Методы бизнес-логики, которые оповещают подписчиков об
    // изменениях.
    method openFile(path) is
        this.file = new File(path)
        events.notify("open", file.name)

    method saveFile() is
        file.write()
        events.notify("save", file.name)
    // ...


// Общий интерфейс подписчиков. Во многих языках, поддерживающих
// функциональные типы, можно обойтись без этого интерфейса и
// конкретных классов, заменив объекты подписчиков функциями.
interface EventListener is
    method update(filename)

// Набор конкретных подписчиков. Они реализуют добавочную
// функциональность, реагируя на извещения от издателя.
class LoggingListener implements EventListener is
    private field log: File
    private field message: string

    constructor LoggingListener(log_filename, message) is
        this.log = new File(log_filename)
        this.message = message

    method update(filename) is
        log.write(replace('%s',filename,message))

class EmailAlertsListener implements EventListener is
    private field email: string
    private field message: string

    constructor EmailAlertsListener(email, message) is
        this.email = email
        this.message = message

    method update(filename) is
        system.email(email, replace('%s',filename,message))


// Приложение может сконфигурировать издателей и подписчиков как
// угодно, в зависимости от целей и окружения.
class Application is
    method config() is
        editor = new Editor()

        logger = new LoggingListener(
            "/path/to/log.txt",
            "Someone has opened file: %s");
        editor.events.subscribe("open", logger)

        emailAlerts = new EmailAlertsListener(
            "admin@example.com",
            "Someone has changed the file: %s")
        editor.events.subscribe("save", emailAlerts)

Применимость

Когда после изменения состояния одного объекта требуется что-то сделать в других, но вы не знаете наперёд, какие именно объекты должны отреагировать.

Описанная проблема может возникнуть при разработке библиотек пользовательского интерфейса, когда вам надо дать возможность сторонним классам реагировать на клики по кнопкам.

Паттерн Наблюдатель позволяет любому объекту с интерфейсом подписчика зарегистрироваться на получение оповещений о событиях, происходящих в объектах-издателях.

Когда одни объекты должны наблюдать за другими, но только в определённых случаях.

Издатели ведут динамические списки. Все наблюдатели могут подписываться или отписываться от получения оповещений прямо во время выполнения программы.

Шаги реализации

  1. Разбейте вашу функциональность на две части: независимое ядро и опциональные зависимые части. Независимое ядро станет издателем. Зависимые части станут подписчиками.
  2. Создайте интерфейс подписчиков. Обычно в нём достаточно определить единственный метод оповещения.
  3. Создайте интерфейс издателей и опишите в нём операции управления подпиской. Помните, что издатель должен работать только с общим интерфейсом подписчиков.
  4. Вам нужно решить, куда поместить код ведения подписки, ведь он обычно бывает одинаков для всех типов издателей. Самый очевидный способ — вынести этот код в промежуточный абстрактный класс, от которого будут наследоваться все издатели.
    Но если вы интегрируете паттерн в существующие классы, то создать новый базовый класс может быть затруднительно. В этом случае вы можете поместить логику подписки во вспомогательный объект и делегировать ему работу из издателей.
  5. Создайте классы конкретных издателей. Реализуйте их так, чтобы после каждого изменения состояния они отправляли оповещения всем своим подписчикам.
  6. Реализуйте метод оповещения в конкретных подписчиках. Не забудьте предусмотреть параметры, через которые издатель мог бы отправлять какие-то данные, связанные с происшедшим событием.
    Возможен и другой вариант, когда подписчик, получив оповещение, сам возьмёт из объекта издателя нужные данные. Но в этом случае вы будете вынуждены привязать класс подписчика к конкретному классу издателя.
  7. Клиент должен создавать необходимое количество объектов подписчиков и подписывать их у издателей.

Преимущества и недостатки

Преимущества

  • Издатели не зависят от конкретных классов подписчиков и наоборот.
  • Вы можете подписывать и отписывать получателей на лету.
  • Реализует принцип открытости/закрытости.

Недостатки

  • Подписчики оповещаются в случайном порядке.

Примеры реализации паттерна

Python

  • Сложность: 2/3
  • Популярность: 3/3
  • Применимость: Наблюдатель можно часто встретить в Python коде, особенно там, где применяется событийная модель отношений между компонентами. Наблюдатель позволяет отдельным компонентам реагировать на события, происходящие в других компонентах.
  • Признаки применения паттерна: Наблюдатель можно определить по механизму подписки и методам оповещения, которые вызывают компоненты программы.

Этот пример показывает структуру паттерна Наблюдатель, а именно — из каких классов он состоит, какие роли эти классы выполняют и как они взаимодействуют друг с другом.

from __future__ import annotations
from abc import ABC, abstractmethod
from random import randrange
from typing import List


class Subject(ABC):
    """
    Интерфейс издателя объявляет набор методов для управлениями
    подписчиками.
    """

    @abstractmethod
    def attach(self, observer: Observer) -> None:
        """
        Присоединяет наблюдателя к издателю.
        """
        pass

    @abstractmethod
    def detach(self, observer: Observer) -> None:
        """
        Отсоединяет наблюдателя от издателя.
        """
        pass

    @abstractmethod
    def notify(self) -> None:
        """
        Уведомляет всех наблюдателей о событии.
        """
        pass


class ConcreteSubject(Subject):
    """
    Издатель владеет некоторым важным состоянием и оповещает
    наблюдателей о его изменениях.
    """

    _state: int = None
    """
    Для удобства в этой переменной хранится состояние Издателя,
    необходимое всем подписчикам.
    """

    _observers: List[Observer] = []
    """
    Список подписчиков. В реальной жизни список подписчиков может
    храниться в более подробном виде (классифицируется по типу события
    и т.д.)
    """

    def attach(self, observer: Observer) -> None:
        print("Subject: Attached an observer.")
        self._observers.append(observer)

    def detach(self, observer: Observer) -> None:
        self._observers.remove(observer)

    """
    Методы управления подпиской.
    """

    def notify(self) -> None:
        """
        Запуск обновления в каждом подписчике.
        """

        print("Subject: Notifying observers...")
        for observer in self._observers:
            observer.update(self)

    def some_business_logic(self) -> None:
        """
        Обычно логика подписки – только часть того, что делает
        Издатель. Издатели часто содержат некоторую важную
        бизнес-логику, которая запускает метод уведомления всякий раз,
        когда должно произойти что-то важное (или после этого).
        """

        print("\nSubject: I'm doing something important.")
        self._state = randrange(0, 10)

        print(f"Subject: My state has just changed to: {self._state}")
        self.notify()


class Observer(ABC):
    """
    Интерфейс Наблюдателя объявляет метод уведомления, который
    издатели используют для оповещения своих подписчиков.
    """

    @abstractmethod
    def update(self, subject: Subject) -> None:
        """
        Получить обновление от субъекта.
        """
        pass


"""
Конкретные Наблюдатели реагируют на обновления, выпущенные Издателем,
к которому они прикреплены.
"""


class ConcreteObserverA(Observer):
    def update(self, subject: Subject) -> None:
        if subject._state < 3:
            print("ConcreteObserverA: Reacted to the event")


class ConcreteObserverB(Observer):
    def update(self, subject: Subject) -> None:
        if subject._state == 0 or subject._state >= 2:
            print("ConcreteObserverB: Reacted to the event")


if __name__ == "__main__":
    # Клиентский код.

    subject = ConcreteSubject()

    observer_a = ConcreteObserverA()
    subject.attach(observer_a)

    observer_b = ConcreteObserverB()
    subject.attach(observer_b)

    subject.some_business_logic()
    subject.some_business_logic()

    subject.detach(observer_a)

    subject.some_business_logic()

Output.txt: Результат выполнения

Subject: Attached an observer.
Subject: Attached an observer.

Subject: I'm doing something important.
Subject: My state has just changed to: 0
Subject: Notifying observers...
ConcreteObserverA: Reacted to the event
ConcreteObserverB: Reacted to the event

Subject: I'm doing something important.
Subject: My state has just changed to: 5
Subject: Notifying observers...
ConcreteObserverB: Reacted to the event

Subject: I'm doing something important.
Subject: My state has just changed to: 0
Subject: Notifying observers...
ConcreteObserverB: Reacted to the event

PHP

  • Сложность: 2/3
  • Популярность: 3/3
  • Применимость: Наблюдатель можно часто встретить в PHP коде, особенно там, где применяется событийная модель отношений между компонентами. Наблюдатель позволяет отдельным компонентам реагировать на события, происходящие в других компонентах.
    PHP имеет несколько встроенных интерфейсов (SplSubject, SplObserver), на которых можно строить свои реализации Наблюдателя, совместимые с остальным PHP-кодом.
  • Признаки применения паттерна: Наблюдатель можно определить по механизму подписки и методам оповещения, которые вызывают компоненты программы.

Этот пример показывает структуру паттерна Наблюдатель, а именно — из каких классов он состоит, какие роли эти классы выполняют и как они взаимодействуют друг с другом.

После ознакомления со структурой, вам будет легче воспринимать второй пример, который рассматривает реальный случай использования паттерна в мире PHP.

<?php
/**
* PHP имеет несколько встроенных интерфейсов, связанных с паттерном
* Наблюдатель.
*
* Вот как выглядит интерфейс Издателя:
*
* @link http://php.net/manual/ru/class.splsubject.php
*
*     interface SplSubject
*     {
*         // Присоединяет наблюдателя к издателю.
*         public function attach(SplObserver $observer);
*
*         // Отсоединяет наблюдателя от издателя.
*         public function detach(SplObserver $observer);
*
*         // Уведомляет всех наблюдателей о событии.
*         public function notify();
*     }
*
* Также имеется встроенный интерфейс для Наблюдателей:
*
* @link http://php.net/manual/ru/class.splobserver.php
*
*     interface SplObserver
*     {
*         public function update(SplSubject $subject);
*     }
*/

/**
* Издатель владеет некоторым важным состоянием и оповещает наблюдателей о его
* изменениях.
*/

class Subject implements \SplSubject
{
    /**
    * @var int Для удобства в этой переменной хранится состояние Издателя,
    * необходимое всем подписчикам.
    */
    public $state;

    /**
    * @var \SplObjectStorage Список подписчиков. В реальной жизни список
    * подписчиков может храниться в более подробном виде (классифицируется по
    * типу события и т.д.)
    */
    private $observers;

    public function __construct()
    {
        $this->observers = new \SplObjectStorage();
    }

    /**
    * Методы управления подпиской.
    */
    public function attach(\SplObserver $observer): void
    {
        echo "Subject: Attached an observer.\n";
        $this->observers->attach($observer);
    }

    public function detach(\SplObserver $observer): void
    {
        $this->observers->detach($observer);
        echo "Subject: Detached an observer.\n";
    }

    /**
    * Запуск обновления в каждом подписчике.
    */
    public function notify(): void
    {
        echo "Subject: Notifying observers...\n";
        foreach ($this->observers as $observer) {
            $observer->update($this);
        }
    }

    /**
    * Обычно логика подписки – только часть того, что делает Издатель. Издатели
    * часто содержат некоторую важную бизнес-логику, которая запускает метод
    * уведомления всякий раз, когда должно произойти что-то важное (или после
    * этого).
    */
    public function someBusinessLogic(): void
    {
        echo "\nSubject: I'm doing something important.\n";
        $this->state = rand(0, 10);

        echo "Subject: My state has just changed to: {$this->state}\n";
        $this->notify();
    }
}

/**
* Конкретные Наблюдатели реагируют на обновления, выпущенные Издателем, к
* которому они прикреплены.
*/ 

class ConcreteObserverA implements \SplObserver
{
    public function update(\SplSubject $subject): void
    {
        if ($subject->state < 3) {
            echo "ConcreteObserverA: Reacted to the event.\n";
        }
    }
}

class ConcreteObserverB implements \SplObserver
{
    public function update(\SplSubject $subject): void
    {
        if ($subject->state == 0 || $subject->state >= 2) {
            echo "ConcreteObserverB: Reacted to the event.\n";
        }
    }
}

/**
* Клиентский код.
*/

$subject = new Subject();

$o1 = new ConcreteObserverA();
$subject->attach($o1);

$o2 = new ConcreteObserverB();
$subject->attach($o2);

$subject->someBusinessLogic();
$subject->someBusinessLogic();

$subject->detach($o2);

$subject->someBusinessLogic();
Subject: Attached an observer.
Subject: Attached an observer.

Subject: I'm doing something important.
Subject: My state has just changed to: 2
Subject: Notifying observers...
ConcreteObserverA: Reacted to the event.
ConcreteObserverB: Reacted to the event.

Subject: I'm doing something important.
Subject: My state has just changed to: 4
Subject: Notifying observers...
ConcreteObserverB: Reacted to the event.
Subject: Detached an observer.

Subject: I'm doing something important.
Subject: My state has just changed to: 1
Subject: Notifying observers...
ConcreteObserverA: Reacted to the event.

В этом примере паттерн Наблюдатель позволяет различным объектам наблюдать за событиями, происходящими в пользовательском репозитории приложения. Репозиторий генерирует различные типы событий и позволяет наблюдателям прослушивать их все, а так же лишь отдельные из них.

<?php
/**
* Пользовательский репозиторий представляет собой Издателя. Различные объекты
* заинтересованы в отслеживании его внутреннего состояния, будь то добавление
* нового пользователя или его удаление.
*/

class UserRepository implements \SplSubject
{
    /**
    * @var array Список пользователей.
    */
    private $users = [];

    // Здесь находится реальная инфраструктура управления Наблюдателя. Обратите
    // внимание, что это не всё, за что отвечает наш класс. Его основная бизнес-
    // логика приведена ниже этих методов.

    /**
    * @var array
    */
    private $observers = [];

    public function __construct()
    {
        // Специальная группа событий для наблюдателей, которые хотят слушать
        // все события.
        $this->observers["*"] = [];
    }

    private function initEventGroup(string $event = "*"): void
    {
        if (!isset($this->observers[$event])) {
            $this->observers[$event] = [];
        }
    }

    private function getEventObservers(string $event = "*"): array
    {
        $this->initEventGroup($event);
        $group = $this->observers[$event];
        $all = $this->observers["*"];
        return array_merge($group, $all);
    }

    public function attach(\SplObserver $observer, string $event = "*"): void
    {
        $this->initEventGroup($event);
        $this->observers[$event][] = $observer;
    }

    public function detach(\SplObserver $observer, string $event = "*"): void
    {
        foreach ($this->getEventObservers($event) as $key => $s) {
            if ($s === $observer) {
                unset($this->observers[$event][$key]);
            }
        }
    }

    public function notify(string $event = "*", $data = null): void
    {
        echo "UserRepository: Broadcasting the '$event' event.\n";
        foreach ($this->getEventObservers($event) as $observer) {
            $observer->update($this, $event, $data);
        }
    }

    // Вот методы, представляющие бизнес-логику класса.

    public function initialize($filename): void
    {
        echo "UserRepository: Loading user records from a file.\n";
        // ...
        $this->notify("users:init", $filename);
    }

    public function createUser(array $data): User
    {
        echo "UserRepository: Creating a user.\n";

        $user = new User();
        $user->update($data);

        $id = bin2hex(openssl_random_pseudo_bytes(16));
        $user->update(["id" => $id]);
        $this->users[$id] = $user;

        $this->notify("users:created", $user);

        return $user;
    }

    public function updateUser(User $user, array $data): User
    {
        echo "UserRepository: Updating a user.\n";

        $id = $user->attributes["id"];
        if (!isset($this->users[$id])) {
            return null;
        }

        $user = $this->users[$id];
        $user->update($data);

        $this->notify("users:updated", $user);

        return $user;
    }

    public function deleteUser(User $user): void
    {
        echo "UserRepository: Deleting a user.\n";

        $id = $user->attributes["id"];
        if (!isset($this->users[$id])) {
            return;
        }

        unset($this->users[$id]);

        $this->notify("users:deleted", $user);
    }
}

/**
* Давайте сохраним класс Пользователя тривиальным, так как он не является
* главной темой нашего примера.
*/

class User
{
    public $attributes = [];

    public function update($data): void
    {
        $this->attributes = array_merge($this->attributes, $data);
    }
}

/**
* Этот Конкретный Компонент регистрирует все события, на которые он подписан.
*/

class Logger implements \SplObserver
{
    private $filename;

    public function __construct($filename)
    {
        $this->filename = $filename;
        if (file_exists($this->filename)) {
            unlink($this->filename);
        }
    }

    public function update(\SplSubject $repository, string $event = null,
        $data = null): void
    {
        $entry = date("Y-m-d H:i:s") . ": '$event' with data '" .
            json_encode($data) . "'\n";
        file_put_contents($this->filename, $entry, FILE_APPEND);

        echo "Logger: I've written '$event' entry to the log.\n";
    }
}

/**
* Этот Конкретный Компонент отправляет начальные инструкции новым
* пользователям. Клиент несёт ответственность за присоединение этого компонента
* к соответствующему событию создания пользователя.
*/ 

class OnboardingNotification implements \SplObserver
{
    private $adminEmail;

    public function __construct($adminEmail)
    {
        $this->adminEmail = $adminEmail;
    }

    public function update(\SplSubject $repository, string $event = null,
        $data = null): void
    {
        // mail($this->adminEmail,
        //     "Onboarding required",
        //     "We have a new user. Here's his info: " .json_encode($data));

        echo "OnboardingNotification: The notification has been emailed!\n";
    }
}

/**
* Клиентский код.
*/

$repository = new UserRepository();
$repository->attach(new Logger(__DIR__ . "/log.txt"), "*");
$repository->attach(new OnboardingNotification("1@example.com"), "users:created");

$repository->initialize(__DIR__ . "/users.csv");

// ...

$user = $repository->createUser([
    "name" => "John Smith",
    "email" => "john99@example.com",
]);

// ...

$repository->deleteUser($user);
UserRepository: Loading user records from a file.
UserRepository: Broadcasting the 'users:init' event.
Logger: I've written 'users:init' entry to the log.
UserRepository: Creating a user.
UserRepository: Broadcasting the 'users:created' event.
OnboardingNotification: The notification has been emailed!
Logger: I've written 'users:created' entry to the log.
UserRepository: Deleting a user.
UserRepository: Broadcasting the 'users:deleted' event.
Logger: I've written 'users:deleted' entry to the log.

Задачи

Задача 1. Система уведомлений о ценах товаров

Реализуйте магазин как издателя, который оповещает подписчиков об изменении цен. Подписчики: покупатель (получает уведомление если цена ниже желаемой), аналитик (логирует все изменения цен), менеджер скидок (автоматически добавляет скидку если цена выросла более чем на 10%).

from __future__ import annotations
from abc import ABC, abstractmethod


class PriceObserver(ABC):
    @abstractmethod
    def update(self, product: str, old_price: float,
               new_price: float) -> None: ...


class ProductCatalog:
    def __init__(self) -> None:
        self._prices: dict[str, float] = {}
        self._observers: list[PriceObserver] = []

    def subscribe(self, observer: PriceObserver) -> None:
        self._observers.append(observer)

    def unsubscribe(self, observer: PriceObserver) -> None:
        self._observers.remove(observer)

    def set_price(self, product: str, price: float) -> None:
        # TODO: сохранить цену, уведомить подписчиков если цена изменилась
        pass

    def get_price(self, product: str) -> float | None:
        return self._prices.get(product)

    def _notify(self, product: str, old_price: float,
                new_price: float) -> None:
        # TODO: оповестить всех подписчиков
        pass


class WishlistObserver(PriceObserver):
    """Покупатель с желаемой максимальной ценой для товаров."""

    def __init__(self, name: str) -> None:
        self.name = name
        self._wishlist: dict[str, float] = {}  # product -> max_price
        self.notifications: list[str] = []

    def add_to_wishlist(self, product: str, max_price: float) -> None:
        self._wishlist[product] = max_price

    def update(self, product: str, old_price: float,
               new_price: float) -> None:
        # TODO: уведомить если товар в списке и цена <= желаемой
        pass


class PriceAnalytics(PriceObserver):
    """Логирует все изменения цен и считает статистику."""

    def __init__(self) -> None:
        self.log: list[tuple[str, float, float]] = []

    def update(self, product: str, old_price: float,
               new_price: float) -> None:
        # TODO: записать изменение в лог
        pass

    def average_change(self) -> float:
        # TODO: вернуть среднее изменение цены в процентах
        pass


class DiscountManager(PriceObserver):
    """Автоматически создаёт скидку при росте цены более 10%."""

    def __init__(self) -> None:
        self.discounts: dict[str, float] = {}  # product -> discount%

    def update(self, product: str, old_price: float,
               new_price: float) -> None:
        # TODO: если рост > 10% — добавить скидку 5%
        pass


# Ожидаемый результат:
# catalog = ProductCatalog()
# alice = WishlistObserver("Alice")
# alice.add_to_wishlist("iPhone", max_price=800.0)
# analytics = PriceAnalytics()
# discounts = DiscountManager()
# catalog.subscribe(alice); catalog.subscribe(analytics); catalog.subscribe(discounts)
# catalog.set_price("iPhone", 1000.0)
# catalog.set_price("iPhone", 750.0)
# # [Alice] iPhone теперь стоит 750.0 — меньше вашего лимита 800.0!
# catalog.set_price("iPhone", 900.0)
# # DiscountManager: скидка 5% на iPhone (цена выросла на 20%)
# print(analytics.log)
<?php
interface PriceObserver
{
    public function update(string $product, float $oldPrice, float $newPrice): void;
}

class ProductCatalog
{
    private array $prices = [];
    private array $observers = [];

    public function subscribe(PriceObserver $observer): void
    {
        $this->observers[] = $observer;
    }

    public function unsubscribe(PriceObserver $observer): void
    {
        $this->observers = array_filter(
            $this->observers,
            fn($o) => $o !== $observer
        );
    }

    public function setPrice(string $product, float $price): void
    {
        // TODO: сохранить цену, уведомить если изменилась
    }

    public function getPrice(string $product): ?float
    {
        return $this->prices[$product] ?? null;
    }

    private function notify(string $product, float $oldPrice, float $newPrice): void
    {
        // TODO: оповестить всех подписчиков
    }
}

class WishlistObserver implements PriceObserver
{
    private array $wishlist = [];  // product => maxPrice
    public array $notifications = [];

    public function __construct(private readonly string $name) {}

    public function addToWishlist(string $product, float $maxPrice): void
    {
        $this->wishlist[$product] = $maxPrice;
    }

    public function update(string $product, float $oldPrice, float $newPrice): void
    {
        // TODO: уведомить если товар в списке и цена <= желаемой
    }
}

class PriceAnalytics implements PriceObserver
{
    public array $log = [];

    public function update(string $product, float $oldPrice, float $newPrice): void
    {
        // TODO: записать изменение в лог
    }

    public function averageChange(): float
    {
        // TODO: среднее изменение цены в процентах
    }
}

class DiscountManager implements PriceObserver
{
    public array $discounts = [];

    public function update(string $product, float $oldPrice, float $newPrice): void
    {
        // TODO: если рост > 10% — добавить скидку 5%
    }
}

// Ожидаемый результат:
// $catalog = new ProductCatalog();
// $alice = new WishlistObserver("Alice");
// $alice->addToWishlist("iPhone", 800.0);
// $analytics = new PriceAnalytics();
// $discounts = new DiscountManager();
// $catalog->subscribe($alice); $catalog->subscribe($analytics); $catalog->subscribe($discounts);
// $catalog->setPrice("iPhone", 1000.0);
// $catalog->setPrice("iPhone", 750.0);
// // [Alice] iPhone теперь стоит 750.0 — меньше вашего лимита 800.0!
// $catalog->setPrice("iPhone", 900.0);
// // DiscountManager: скидка 5% на iPhone (цена выросла на 20%)
// print_r($analytics->log);

Задача 2. EventEmitter с типизированными событиями

Реализуйте универсальный EventEmitter, поддерживающий: подписку с именованным событием (on), одноразовую подписку (once), отписку (off), генерацию события (emit). Подписчиками могут быть любые callable (функции, лямбды, методы).

from __future__ import annotations
from collections import defaultdict
from typing import Any, Callable


class EventEmitter:
    def __init__(self) -> None:
        self._listeners: dict[str, list[Callable]] = defaultdict(list)
        self._once: dict[str, set[Callable]] = defaultdict(set)

    def on(self, event: str, callback: Callable) -> "EventEmitter":
        # TODO: подписать callback на event, вернуть self для цепочки
        pass

    def once(self, event: str, callback: Callable) -> "EventEmitter":
        # TODO: подписать callback только на одно срабатывание
        pass

    def off(self, event: str, callback: Callable) -> "EventEmitter":
        # TODO: отписать callback от event
        pass

    def emit(self, event: str, *args: Any, **kwargs: Any) -> int:
        # TODO: вызвать все подписанные callback'и, вернуть кол-во вызовов
        #       одноразовые после вызова удалить
        pass

    def listener_count(self, event: str) -> int:
        return len(self._listeners.get(event, []))

    def event_names(self) -> list[str]:
        return list(self._listeners.keys())


# Ожидаемый результат:
# emitter = EventEmitter()
# log = []
# emitter.on("data", lambda x: log.append(f"A:{x}"))
# emitter.on("data", lambda x: log.append(f"B:{x}"))
# emitter.once("data", lambda x: log.append(f"ONCE:{x}"))
# emitter.emit("data", "hello")
# print(log)   # ["A:hello", "B:hello", "ONCE:hello"]
# emitter.emit("data", "world")
# print(log)   # ["A:hello", "B:hello", "ONCE:hello", "A:world", "B:world"]
# print(emitter.listener_count("data"))  # 2 (once уже удалён)
<?php
class EventEmitter
{
    private array $listeners = [];
    private array $once = [];

    public function on(string $event, callable $callback): static
    {
        // TODO: подписать callback, вернуть $this для цепочки
    }

    public function once(string $event, callable $callback): static
    {
        // TODO: подписать callback только на одно срабатывание
    }

    public function off(string $event, callable $callback): static
    {
        // TODO: отписать callback от event
    }

    public function emit(string $event, mixed ...$args): int
    {
        // TODO: вызвать все callback'и, одноразовые удалить после вызова,
        //       вернуть количество вызовов
    }

    public function listenerCount(string $event): int
    {
        return count($this->listeners[$event] ?? []);
    }

    public function eventNames(): array
    {
        return array_keys($this->listeners);
    }
}

// Ожидаемый результат:
// $emitter = new EventEmitter();
// $log = [];
// $emitter->on("data", function($x) use (&$log) { $log[] = "A:$x"; });
// $emitter->on("data", function($x) use (&$log) { $log[] = "B:$x"; });
// $emitter->once("data", function($x) use (&$log) { $log[] = "ONCE:$x"; });
// $emitter->emit("data", "hello");
// print_r($log);   // ["A:hello", "B:hello", "ONCE:hello"]
// $emitter->emit("data", "world");
// print_r($log);   // [..., "A:world", "B:world"]
// echo $emitter->listenerCount("data");  // 2

Задача 3. Реактивные данные (Reactive Properties)

Реализуйте реактивное свойство ReactiveProperty<T>, которое оповещает подписчиков при изменении значения. На основе него постройте ReactiveModel для формы регистрации: поля username, email, password — реактивные; подписчик FormValidator проверяет валидность при каждом изменении; LivePreview отображает актуальный предпросмотр.

from __future__ import annotations
from typing import Generic, TypeVar, Callable

T = TypeVar("T")


class ReactiveProperty(Generic[T]):
    def __init__(self, initial: T) -> None:
        self._value = initial
        self._subscribers: list[Callable[[T, T], None]] = []

    @property
    def value(self) -> T:
        return self._value

    @value.setter
    def value(self, new_val: T) -> None:
        # TODO: установить значение и уведомить подписчиков
        #       если значение изменилось (old_val, new_val)
        pass

    def subscribe(self, callback: Callable[[T, T], None]) -> None:
        # TODO: добавить подписчика
        pass

    def unsubscribe(self, callback: Callable[[T, T], None]) -> None:
        self._subscribers.remove(callback)


class FormValidator:
    def __init__(self, model: "RegistrationModel") -> None:
        self.errors: dict[str, str] = {}
        # TODO: подписаться на изменения полей модели

    def _validate_username(self, old: str, new: str) -> None:
        # TODO: длина >= 3, только буквы и цифры
        pass

    def _validate_email(self, old: str, new: str) -> None:
        # TODO: должен содержать '@' и '.'
        pass

    def _validate_password(self, old: str, new: str) -> None:
        # TODO: длина >= 8
        pass

    @property
    def is_valid(self) -> bool:
        return len(self.errors) == 0


class LivePreview:
    def __init__(self, model: "RegistrationModel") -> None:
        self.preview = ""
        # TODO: подписаться на изменения полей, обновлять preview

    def _update(self, old: str, new: str) -> None:
        # TODO: собрать превью из текущих значений модели
        pass


class RegistrationModel:
    def __init__(self) -> None:
        self.username: ReactiveProperty[str] = ReactiveProperty("")
        self.email: ReactiveProperty[str] = ReactiveProperty("")
        self.password: ReactiveProperty[str] = ReactiveProperty("")


# Ожидаемый результат:
# model = RegistrationModel()
# validator = FormValidator(model)
# preview = LivePreview(model)
# model.username.value = "Al"
# print(validator.errors)   # {"username": "слишком короткое"}
# model.username.value = "Alice"
# print(validator.errors)   # {}
# model.email.value = "bad-email"
# print(validator.is_valid) # False
# model.email.value = "alice@example.com"
# model.password.value = "secret123"
# print(validator.is_valid) # True
# print(preview.preview)    # "Alice | alice@example.com"
<?php
/**
 * @template T
 */
class ReactiveProperty
{
    private mixed $value;
    private array $subscribers = [];

    public function __construct(mixed $initial)
    {
        $this->value = $initial;
    }

    public function get(): mixed
    {
        return $this->value;
    }

    public function set(mixed $newVal): void
    {
        // TODO: установить значение и уведомить подписчиков если изменилось
    }

    public function subscribe(callable $callback): void
    {
        // TODO: добавить подписчика
    }

    public function unsubscribe(callable $callback): void
    {
        $this->subscribers = array_filter(
            $this->subscribers,
            fn($s) => $s !== $callback
        );
    }
}

class RegistrationModel
{
    public ReactiveProperty $username;
    public ReactiveProperty $email;
    public ReactiveProperty $password;

    public function __construct()
    {
        $this->username = new ReactiveProperty("");
        $this->email    = new ReactiveProperty("");
        $this->password = new ReactiveProperty("");
    }
}

class FormValidator
{
    public array $errors = [];

    public function __construct(private readonly RegistrationModel $model)
    {
        // TODO: подписаться на изменения всех полей
    }

    private function validateUsername(mixed $old, mixed $new): void
    {
        // TODO: длина >= 3, только буквы/цифры
    }

    private function validateEmail(mixed $old, mixed $new): void
    {
        // TODO: содержит '@' и '.'
    }

    private function validatePassword(mixed $old, mixed $new): void
    {
        // TODO: длина >= 8
    }

    public function isValid(): bool
    {
        return empty($this->errors);
    }
}

class LivePreview
{
    public string $preview = "";

    public function __construct(private readonly RegistrationModel $model)
    {
        // TODO: подписаться на изменения, обновлять preview
    }
}

// Ожидаемый результат:
// $model = new RegistrationModel();
// $validator = new FormValidator($model);
// $preview = new LivePreview($model);
// $model->username->set("Al");
// print_r($validator->errors);   // ["username" => "слишком короткое"]
// $model->username->set("Alice");
// print_r($validator->errors);   // []
// $model->email->set("bad-email");
// var_dump($validator->isValid()); // false
// $model->email->set("alice@example.com");
// $model->password->set("secret123");
// var_dump($validator->isValid()); // true
// echo $preview->preview;          // "Alice | alice@example.com"

Задача 4. Мониторинг состояния сервера

Реализуйте систему мониторинга сервера. ServerMonitor периодически собирает метрики (CPU, RAM, диск) и оповещает подписчиков. Подписчики: AlertSystem (триггерит алерт если метрика превышает порог), MetricsDashboard (хранит историю последних N значений), AutoScaler (увеличивает количество инстансов при высокой нагрузке).

from __future__ import annotations
from abc import ABC, abstractmethod
from collections import deque
from dataclasses import dataclass


@dataclass
class ServerMetrics:
    cpu_percent: float
    ram_percent: float
    disk_percent: float
    timestamp: str = ""


class MetricsObserver(ABC):
    @abstractmethod
    def update(self, metrics: ServerMetrics) -> None: ...


class ServerMonitor:
    def __init__(self) -> None:
        self._observers: list[MetricsObserver] = []
        self._current: ServerMetrics | None = None

    def subscribe(self, observer: MetricsObserver) -> None:
        self._observers.append(observer)

    def unsubscribe(self, observer: MetricsObserver) -> None:
        self._observers.remove(observer)

    def report_metrics(self, metrics: ServerMetrics) -> None:
        # TODO: сохранить метрики и оповестить подписчиков
        pass

    def _notify(self) -> None:
        # TODO: оповестить всех подписчиков текущими метриками
        pass


class AlertSystem(MetricsObserver):
    def __init__(self, thresholds: dict[str, float]) -> None:
        # thresholds: {"cpu": 80.0, "ram": 90.0, "disk": 95.0}
        self.thresholds = thresholds
        self.active_alerts: list[str] = []

    def update(self, metrics: ServerMetrics) -> None:
        # TODO: проверить каждую метрику против порога,
        #       добавить в active_alerts если превышен
        pass


class MetricsDashboard(MetricsObserver):
    def __init__(self, history_size: int = 10) -> None:
        self._history: deque[ServerMetrics] = deque(maxlen=history_size)

    def update(self, metrics: ServerMetrics) -> None:
        # TODO: добавить метрики в историю
        pass

    def average_cpu(self) -> float:
        # TODO: средний CPU за всю историю
        pass

    def get_history(self) -> list[ServerMetrics]:
        return list(self._history)


class AutoScaler(MetricsObserver):
    def __init__(self, cpu_threshold: float = 75.0) -> None:
        self.instances = 1
        self.cpu_threshold = cpu_threshold
        self.scale_events: list[str] = []

    def update(self, metrics: ServerMetrics) -> None:
        # TODO: если CPU > порога — увеличить instances на 1,
        #       если CPU < порога / 2 и instances > 1 — уменьшить
        pass


# Ожидаемый результат:
# monitor = ServerMonitor()
# alert = AlertSystem({"cpu": 80.0, "ram": 90.0, "disk": 95.0})
# dash = MetricsDashboard(history_size=5)
# scaler = AutoScaler(cpu_threshold=70.0)
# monitor.subscribe(alert); monitor.subscribe(dash); monitor.subscribe(scaler)
# monitor.report_metrics(ServerMetrics(cpu_percent=85.0, ram_percent=60.0, disk_percent=50.0))
# print(alert.active_alerts)   # ["CPU превышен: 85.0% > 80.0%"]
# print(scaler.instances)      # 2
# monitor.report_metrics(ServerMetrics(cpu_percent=20.0, ram_percent=40.0, disk_percent=50.0))
# print(scaler.instances)      # 1
# print(dash.average_cpu())    # 52.5
<?php
class ServerMetrics
{
    public function __construct(
        public readonly float $cpuPercent,
        public readonly float $ramPercent,
        public readonly float $diskPercent,
        public readonly string $timestamp = "",
    ) {}
}

interface MetricsObserver
{
    public function update(ServerMetrics $metrics): void;
}

class ServerMonitor
{
    private array $observers = [];
    private ?ServerMetrics $current = null;

    public function subscribe(MetricsObserver $observer): void
    {
        $this->observers[] = $observer;
    }

    public function unsubscribe(MetricsObserver $observer): void
    {
        $this->observers = array_filter($this->observers, fn($o) => $o !== $observer);
    }

    public function reportMetrics(ServerMetrics $metrics): void
    {
        // TODO: сохранить и оповестить подписчиков
    }

    private function notify(): void
    {
        // TODO: оповестить всех подписчиков
    }
}

class AlertSystem implements MetricsObserver
{
    public array $activeAlerts = [];

    public function __construct(private readonly array $thresholds) {}

    public function update(ServerMetrics $metrics): void
    {
        // TODO: проверить каждую метрику против порога
    }
}

class MetricsDashboard implements MetricsObserver
{
    private array $history = [];

    public function __construct(private readonly int $historySize = 10) {}

    public function update(ServerMetrics $metrics): void
    {
        // TODO: добавить в историю, обрезать до historySize
    }

    public function averageCpu(): float
    {
        // TODO: средний CPU за историю
    }

    public function getHistory(): array { return $this->history; }
}

class AutoScaler implements MetricsObserver
{
    public int $instances = 1;
    public array $scaleEvents = [];

    public function __construct(private readonly float $cpuThreshold = 75.0) {}

    public function update(ServerMetrics $metrics): void
    {
        // TODO: масштабировать вверх/вниз по CPU
    }
}

// Ожидаемый результат:
// $monitor = new ServerMonitor();
// $alert = new AlertSystem(["cpu" => 80.0, "ram" => 90.0, "disk" => 95.0]);
// $dash = new MetricsDashboard(historySize: 5);
// $scaler = new AutoScaler(cpuThreshold: 70.0);
// $monitor->subscribe($alert); $monitor->subscribe($dash); $monitor->subscribe($scaler);
// $monitor->reportMetrics(new ServerMetrics(85.0, 60.0, 50.0));
// print_r($alert->activeAlerts);   // ["CPU превышен: 85.0% > 80.0%"]
// echo $scaler->instances;         // 2
// $monitor->reportMetrics(new ServerMetrics(20.0, 40.0, 50.0));
// echo $scaler->instances;         // 1
// echo $dash->averageCpu();        // 52.5

Задача 5. Система наблюдения за изменениями в коллекции

Реализуйте ObservableCollection<T> — коллекцию, оповещающую подписчиков при добавлении, удалении и изменении элементов. События: item_added, item_removed, item_changed, collection_cleared. Дополнительно реализуйте FilteredView — «живой» отфильтрованный вид, который автоматически обновляется при изменении базовой коллекции.

from __future__ import annotations
from typing import Generic, TypeVar, Callable, Iterator

T = TypeVar("T")


class CollectionEvent(Generic[T]):
    def __init__(self, event_type: str, item: T | None = None,
                 index: int = -1, old_item: T | None = None) -> None:
        self.event_type = event_type  # "added", "removed", "changed", "cleared"
        self.item = item
        self.index = index
        self.old_item = old_item


class ObservableCollection(Generic[T]):
    def __init__(self) -> None:
        self._items: list[T] = []
        self._listeners: dict[str, list[Callable[[CollectionEvent[T]], None]]] = {
            "added": [], "removed": [], "changed": [], "cleared": []
        }

    def on(self, event: str,
           callback: Callable[[CollectionEvent[T]], None]) -> None:
        # TODO: подписать на событие
        pass

    def off(self, event: str,
            callback: Callable[[CollectionEvent[T]], None]) -> None:
        self._listeners[event].remove(callback)

    def _emit(self, event: CollectionEvent[T]) -> None:
        # TODO: уведомить подписчиков на event_type
        pass

    def append(self, item: T) -> None:
        # TODO: добавить элемент и эмитить "added"
        pass

    def remove(self, item: T) -> None:
        # TODO: удалить элемент и эмитить "removed"
        pass

    def __setitem__(self, index: int, value: T) -> None:
        # TODO: заменить элемент и эмитить "changed" (old_item = предыдущий)
        pass

    def clear(self) -> None:
        # TODO: очистить и эмитить "cleared"
        pass

    def __iter__(self) -> Iterator[T]:
        return iter(self._items)

    def __len__(self) -> int:
        return len(self._items)

    def __getitem__(self, index: int) -> T:
        return self._items[index]


class FilteredView(Generic[T]):
    """Живой отфильтрованный вид коллекции."""

    def __init__(self, source: ObservableCollection[T],
                 predicate: Callable[[T], bool]) -> None:
        self._source = source
        self._predicate = predicate
        self._view: list[T] = []
        # TODO: инициализировать _view из source, подписаться на события

    def _rebuild(self, _: CollectionEvent[T]) -> None:
        # TODO: пересобрать _view по предикату из _source
        pass

    def __iter__(self) -> Iterator[T]:
        return iter(self._view)

    def __len__(self) -> int:
        return len(self._view)


# Ожидаемый результат:
# numbers = ObservableCollection()
# evens = FilteredView(numbers, lambda x: x % 2 == 0)
# numbers.append(1); numbers.append(2); numbers.append(3); numbers.append(4)
# print(list(evens))   # [2, 4]
# numbers.remove(2)
# print(list(evens))   # [4]
# numbers.append(6)
# print(list(evens))   # [4, 6]
# log = []
# numbers.on("added", lambda e: log.append(f"added:{e.item}"))
# numbers.append(8)
# print(log)           # ["added:8"]
<?php
class CollectionEvent
{
    public function __construct(
        public readonly string $eventType,  // "added", "removed", "changed", "cleared"
        public readonly mixed $item = null,
        public readonly int $index = -1,
        public readonly mixed $oldItem = null,
    ) {}
}

class ObservableCollection
{
    private array $items = [];
    private array $listeners = [
        "added" => [], "removed" => [], "changed" => [], "cleared" => [],
    ];

    public function on(string $event, callable $callback): void
    {
        // TODO: подписать на событие
    }

    public function off(string $event, callable $callback): void
    {
        $this->listeners[$event] = array_filter(
            $this->listeners[$event] ?? [],
            fn($c) => $c !== $callback
        );
    }

    private function emit(CollectionEvent $event): void
    {
        // TODO: уведомить подписчиков
    }

    public function append(mixed $item): void
    {
        // TODO: добавить и эмитить "added"
    }

    public function remove(mixed $item): void
    {
        // TODO: удалить и эмитить "removed"
    }

    public function set(int $index, mixed $value): void
    {
        // TODO: заменить и эмитить "changed"
    }

    public function clear(): void
    {
        // TODO: очистить и эмитить "cleared"
    }

    public function getItems(): array { return $this->items; }
    public function count(): int { return count($this->items); }
}

class FilteredView
{
    private array $view = [];

    public function __construct(
        private readonly ObservableCollection $source,
        private readonly \Closure $predicate,
    ) {
        // TODO: инициализировать view, подписаться на события source
    }

    private function rebuild(CollectionEvent $event): void
    {
        // TODO: пересобрать view по предикату
    }

    public function getItems(): array { return $this->view; }
    public function count(): int { return count($this->view); }
}

// Ожидаемый результат:
// $numbers = new ObservableCollection();
// $evens = new FilteredView($numbers, fn($x) => $x % 2 === 0);
// $numbers->append(1); $numbers->append(2); $numbers->append(3); $numbers->append(4);
// print_r($evens->getItems());   // [2, 4]
// $numbers->remove(2);
// print_r($evens->getItems());   // [4]
// $numbers->append(6);
// print_r($evens->getItems());   // [4, 6]
// $log = [];
// $numbers->on("added", function($e) use (&$log) { $log[] = "added:{$e->item}"; });
// $numbers->append(8);
// print_r($log);                 // ["added:8"]