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Unity 虚拟仿真实验中设计模式的利用 —— 观察者模式（Observer Pattern）

news 2026/3/27 8:31:27

前言
什么是观察者模式
案例背景：虚拟仿真水温实验
案例效果图（示意）
代码实现
- 5.1 被观察者：WaterHeater
- 5.2 观察者：ThermometerUI
- 5.3 观察者：ExperimentLogger
- 5.4 观察者：BoilingAlert
- 5.5 UI 控制：HeatButton
运行流程
注意事项总结
扩展思考
总结

1. 前言

在 虚拟仿真实验 或 教学类项目 中，经常会遇到类似的场景：

实验数据变化时，需要同时更新 UI、日志、提示系统。
如何做到解耦，避免系统间的强依赖？

答案就是：观察者模式（Observer Pattern）。

本文通过一个 Unity Demo 案例，带大家学习观察者模式在虚拟仿真中的应用。

2. 什么是观察者模式

观察者模式：定义了一种 一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生变化时，所有依赖它的对象都会自动收到通知。

在 Unity 中，通常通过 事件（event）或委托（delegate） 来实现。

3. 案例背景：虚拟仿真水温实验

我们实现一个 加热水温实验：

玩家点击按钮加热水温（被观察者）。
水温变化时：
1. 温度计 UI 实时更新
2. 实验日志记录变化
3. 超过 100℃ 时提示“水已沸腾”

这个场景中，“水温”就是 被观察者，UI/日志/提示系统就是 观察者。

4. 案例效果图（示意）

[按钮：加热]↓
[当前温度：80℃]   ← 温度计 UI 更新
[日志：温度变化为 80℃]  ← 日志记录
[提示：未沸腾]   ← 警告系统未触发

点击按钮后，温度升高 10℃，所有观察者自动收到通知。

5. 代码实现

5.1 被观察者：WaterHeater（加热器）

using System;
using UnityEngine;
public class WaterHeater : MonoBehaviour
{public event Action OnTemperatureChanged; // 事件：温度变化通知private int temperature = 20; // 初始温度public void HeatUp(){temperature += 10;Debug.Log($"[WaterHeater] 当前温度: {temperature}℃");OnTemperatureChanged?.Invoke(temperature); // 通知所有观察者}public int GetTemperature() => temperature;
}

5.2 观察者：ThermometerUI（温度计 UI）

using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;
public class ThermometerUI : MonoBehaviour
{[SerializeField] private Text temperatureText;[SerializeField] private WaterHeater waterHeater;private void OnEnable(){waterHeater.OnTemperatureChanged += UpdateUI;}private void OnDisable(){waterHeater.OnTemperatureChanged -= UpdateUI;}private void UpdateUI(int temperature){temperatureText.text = $"温度: {temperature}℃";}
}

5.3 观察者：ExperimentLogger（实验日志）

using UnityEngine;
public class ExperimentLogger : MonoBehaviour
{[SerializeField] private WaterHeater waterHeater;private void OnEnable(){waterHeater.OnTemperatureChanged += LogTemperature;}private void OnDisable(){waterHeater.OnTemperatureChanged -= LogTemperature;}private void LogTemperature(int temperature){Debug.Log($"[ExperimentLogger] 记录日志：温度变化为 {temperature}℃");}
}

5.4 观察者：BoilingAlert（沸腾提示）

using UnityEngine;
public class BoilingAlert : MonoBehaviour
{[SerializeField] private WaterHeater waterHeater;private void OnEnable(){waterHeater.OnTemperatureChanged += CheckBoiling;}private void OnDisable(){waterHeater.OnTemperatureChanged -= CheckBoiling;}private void CheckBoiling(int temperature){if (temperature >= 100){Debug.Log("[BoilingAlert] ⚠️ 水已沸腾！");}}
}

5.5 UI 控制：HeatButton（按钮）

using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;
public class HeatButton : MonoBehaviour
{[SerializeField] private Button heatButton;[SerializeField] private WaterHeater waterHeater;private void Start(){heatButton.onClick.AddListener(() => waterHeater.HeatUp());}
}

6. 运行流程

玩家点击 加热按钮 → WaterHeater.HeatUp()
OnTemperatureChanged 事件触发
所有观察者收到通知：
- ThermometerUI 更新 UI
- ExperimentLogger 写日志
- BoilingAlert 检查是否沸腾

解耦效果：

WaterHeater 只负责通知，不关心谁在监听。
观察者们只关心自己逻辑，随时可新增/移除。

7. 注意事项总结

事件解绑：
使用 OnDisable 取消订阅，避免内存泄漏或空引用错误。
事件为空判断：
使用 OnTemperatureChanged?.Invoke(value)，避免 NullReferenceException。
避免强依赖：
WaterHeater 不直接调用 UI / 日志 / 提示，而是通过事件通知。