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[讨论]面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT)

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面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) j6:jN-z  
&Yklf?EZ>Q  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 1VR|z  
一、传统过程化设计思想 DuMzK%  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: T\wfYuc&X  
public class MediaPlayer KbSE=3  
{   +Zg@X.z  
private void PlayMp3() z @21Z`,  
{ L+X:M/)  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); qN"Q3mU^h*  
} "OO)m](w  
t+ vz=`  
private void PlayWav() A`:a T{j  
{ (UB?UJc  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); }|OwUdE!R9  
} S0' ACt`  
FPE%h =sw  
public void Play(string audioType) Q3I^(Ll"L  
{   :Dj0W8V  
  switch (audioType.ToLower()) S?[@/35)  
  { KjNA PfL  
    case ("mp3"): @Cml^v@`L  
    PlayMp3(); L"tzUYxg  
    break; %#<MCiaK  
    case ("wav"): |Zk2]eUO+  
    PlayWav(); y}U}AUt  
    break;       ~JS BZ@  
  }   h5Ee*D e  
} 6Qk[TL)t  
} l86gs6>  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 6E-AfY'<  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 R uGG3"|  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! fgoLN\  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 ictV7)  
二、面向对象设计思想 WS ^,@>A  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! f.Y [2b  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: yu>o7ie+;Y  
public class MP3 !$hi:3{U ,  
{ NZ"nG<;5  
public void Play() r])V6 ^U  
{ 82M` sk3.  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); X`fb\}~R(  
} ka_(8  
} ^D76_'{  
WDi2m"  
public class WAV _CMNmmp`e  
{ 7Fx0#cS"\  
public void Play() Yi j^hs@eV  
{ hXh nJ  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); L|L;<  
} Sh2BU3  
} akF T 0@9  
YsMM$rjP +  
Public class MediaPlayer s o1hC  
{ *XOLuPL>6)  
  switch (audioType.ToLower()) X;1yQ |su  
  { 8'"=y}]H~  
    case ("mp3"): tZG l^mA"g  
        MP3 m = new MP3(); N%F4ug@i   
    m.Play(); P1R5}i  
    break; 2){O&8A  
    case ("wav"): ob;O,&e0>  
    WAV w = new WAV(); \U3v5|Q  
w.Play(); ?<` ;lu/eL  
    break;       ~F^tLi!5  
  } %Gl1Qi+Po_  
}   PIAE6,*  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ed2r<H$  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) k1.%ZZMM  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 c'>_JlG~  
public class AudioMedia x"n++j  
{ #W&o]FAA3y  
public void Play() O7CW#F  
{ JOz4O  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); s"XwO8yhM  
} Eq%f`Qg+1E  
} ^ L]e]<h(  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 84!Hd.H  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: d%UzQ*s  
public abstract class AudioMedia Bf.iRh0Q5  
{ Z5 p [*LMO  
public abstract void Play(); h*R w^5,c  
} {a__/I>)  
 !TivQB  
public class MP3:AudioMedia Sn0kJIb }  
{ qW`?,N)r  
public override void Play() fwvwmZW  
{ ! 1=*"H%t  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _RIlGs\.  
} bZ_TW9mq  
} pztfm'  
9GRQ^E  
public class WAV:AudioMedia eyuyaSE  
{ ):_@i  
public override void Play() =P%&]5ts  
{  Q6RTH  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); `U=Jbdc l3  
} $H)Q UFyC  
} Vm[F~2+HX  
*NG\3%}%|@  
public class MediaPlayer b50mMW tG  
{   2e-`V5{)b  
  //根据需要完成任务的单向分派 x0b=r!Duu  
public void Play(AudioMedia media) v$D U q+  
{   x5CMP%}d  
  media.Play(); ?% [~J  
} 2n$Wey[  
} peF)U !`D  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 1yZA_x15:  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 *`rfD*  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: uIbAlE  
public abstract class VideoMedia ZSs@9ej  
{ $C sE[+k1  
public abstract void Play(); 5|=J\Lp2I  
} 9|lLce$  
#%2d;V  
public class RM:VideoMedia yx|{:Li!  
{ qDG2rFu&[  
public override void Play() W7Y@]QMX  
{ ggL/7I(  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); /y$Fw9R;  
} b*.aaOb  
} 6UqAs<c9  
4g"%?xN  
public class MPEG:VideoMedia x(cv}#}S8  
{ ,~=]3qmbR  
public override void Play() - om9 Z0e  
{ .>eRX%  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); NhCucSU<K  
} P1Z"}Qw  
} /OWwC%tM/  
BvsSrse  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 oOaFA+0x  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: |?#JCG  
aopZ-^  
public interface IMedia oX8EY l  
{ mEbI\!}H0  
void Play(); e b} P/  
} *!ng)3#  
Ku%tM7ad  
public abstract class AudioMedia:IMedia Ny^f'tsA  
{ _ ,s^  
public abstract void Play(); FGx)?  
} p<=Lh47 =  
uE41"?GS  
public abstract class VideoMedia:IMedia In^mE(8YO  
{ >7PQOQMW'  
public abstract void Play(); MzX&|wimb  
} NJQ)Ttt  
Sz@z 0'  
这样再更改MediaPlayer类的代码: T{k_3[{0o  
public class MediaPlayer Gk{ 'U  
{   !9WGZfK+0Y  
public void Play(IMedia media) gK QJ^a\!  
{   >]pZ;e$  
  media.Play(); |67Jw2  
} mLqqo2u  
} zQ |2D*W  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 [9${4=Kq  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 J?w_DQa  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 XZ~kXE;B(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) .Pponmy  
{ Ba@~:  
IMedia media = null; %*}rLn"?  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) D9[19,2r`  
{ )b #5rQ  
  case ("mp3"): o 2 Nu@^+  
    media = new MP3(); [M[<'+^*  
    break; 3"7Q[9Oj  
        //其它类型略; ?!P0UTe~  
  case ("rm"): !i)!|9e  
    media = new RM(); hHN[K  
    break;   m2\\!C]f  
  //其它类型略; 'RV96lX<  
} Ku l<Q<  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 3e&+[j  
player.Play(media); <rj'xv  
} 7DJEx~"!2-  
<Z:FY|'s  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 B=TUZ)  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 oI{.{]  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 XnZ$ %?$  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 x<gmDy*  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: yws'}{8  
public interface IMediaFactory Kf:!tRE  
{ Tse#{  
IMedia CreateMedia(); GIM/T4!)  
} UHZ&7jfl  
5_aj]"x  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: k_,7#:+  
public class MP3Factory:IMediaFactory QQS*r}>  
{ YWK0.F,8a  
public IMedia CreateMedia() `/PBZnj  
{ ;[}OZt  
  return new MP3(); f%,S::%Ea  
} \Nt 5TG_  
} K9#kdo1 2  
//其它工厂略; ?Ts]zO%%Z  
Gk*u^J(  
public class RMFactory:IMediaFactory IQPu%n{0v  
{ R^.PKT2E  
public IMedia CreateMedia() &))d],tJX  
{ YCD |lL#  
  return new RM(); /P*XB%y  
} t2o{=!$WH  
} k sv]  
//其它工厂略; o~~;I  
.jCGtR )%  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 -`PziG l@<  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: 'Gn>~m  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) T]De{nHu  
{ SA +d4P_T  
IMediaFactory factory = null; 1?Y>Xz  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) )XDBK* !  
{ m[}k]PB>  
  //音频媒体 Ic2?1<IZA  
  case ("mp3"): r E+B}O  
    factory = new MP3Factory(); S[zvR9AW&  
    break; $H@SXx  
  //视频媒体 CM_hN>%w[  
case ("rm"): 4=^_VDlpd  
    factory = new RMFactory(); ]o<]A[<  
    break;   Kz"3ba}KH  
  //其他类型略; idYB.]Y(  
} ?:\/-y)Sp  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ,ErfTg&^  
player.Play(factory.CreateMedia()); zWEPwOlI1P  
} .G[/4h :.  
G ?$ @6  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 Ab@ G^SLX  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: NfvPE]S  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) !q2zuxq!R  
{ =x8[%+  
IMediaFactory factory = null; 61S;M8tNv  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) c*)T4n[e  
{     % "(&a'B  
  case ("mp3"):  g{Hgs  
    factory = new MP3Factory(); /TpTR-\I0  
    break; s(=wG|   
    //其他类型略; $X#y9<bW  
  case ("rm"): <N vw*yA  
    factory = new RMFactory(); 1p}H,\o  
    break;   oV vA`}  
  //其他类型略; Z_q+Ac{p  
} .^wpfS  
IMedia media = factory.CreateMedia(); f!x9%  
media.Play(); 7l53&,s   
} Z~J]I|R:  
s* (a  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 6$R9Y.s>Z  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 = -2~>B  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 S~Gse+*  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: FH=2, "A  
eN=jWUoCh  
<appSettings> J~2SGXH)^?  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 9hA`I tS  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> hp~q!Q1=  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> cU6*y!}9  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> B]X8KzLu  
</appSettings> "#~>q(4^  
%+~\I\)1  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: " @D  
private void InitMediaType() %zcA|SefP  
{ e(t}$Q=  
cbbMediaType.Items.Clear(); [|Qzx w9  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) izl6L  
{ 4CM'I~  
    cbbMediaType.Item.Add(key); RCWmdR#}V  
} )pHtsd.eP  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 1{a%V$S[  
} DG;7+2U  
C8-7XQ=B:b  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: <w9~T TS  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) cXb*d|-|N  
{ N9w"Lb  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); w)EY j+L  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); +u$l]~St\  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; fu5L)P^T  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 7X>IS#W]  
factoryDllName).Unwrap(); q_b!+Y  
IMedia media = factory.CreateMedia(); <A,V/']  
media.Play(); *5feB#  
} @su<h\)  
&D<R;>iI  
这样可以很好地体现了软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。 ` g]  
设想一下,如果我们要增加某种媒体文件的播放功能,如AVI文件。那么,我们只需要在原来的业务程序集中创建AVI类,继承于VideoMedia类。另外在工厂业务中创建AVIFactory类,并实现IMediaFactory接口。假设这个新的工厂类型为MediaLiabrary.AVIFactory,则在配置文件中添加如下一行: 8c9HJ9vk  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ~+Gh{,f  
而客户端程序呢?根本不需要做任何改变,甚至不用重新编译,程序就能自如地运行!
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只看该作者 1 发表于: 2006-11-26
貌似OOP是面向对象 OOD是面向过程。。。不过内容还是不错的。。。
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