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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) h?ZxS  
kZ3w2=x3v  
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。 b{wj4  
一、传统过程化设计思想 %#,EqN  
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: }0?\H)/edP  
public class MediaPlayer L.) 0!1  
{   +$H`/^a.  
private void PlayMp3() J)leRR&  
{ ',P E25Z  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); &?gvW//L2  
} 7;;HP`vY  
 ]7yr.4?a  
private void PlayWav() }Pn]j7u!  
{ ,wE cRN w  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); JM-+p  
} Yx{qVU  
(5(TbyWwD  
public void Play(string audioType) 9akIu.H  
{   {`M 'ruy.%  
  switch (audioType.ToLower()) y,QJy=?  
  { 26Jb{o9Z<  
    case ("mp3"): .y~vn[qN  
    PlayMp3(); Z&E!m   
    break; .#[==  
    case ("wav"): bI"_hvcFp  
    PlayWav(); \tx4bV#  
    break;       3/q) %Z^=  
  }   ).b,KSi  
} ,aBo p#  
} >=Pn\" j  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 -%eBip,'yl  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 z<c%Xl\$%  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! .V Cfh+*J#  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 ^yo~C3 r~  
二、面向对象设计思想 >MeM  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! n6Qsug$z  
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: ^$I8ga  
public class MP3 ckTk2xPQ  
{ 1SGLA"r  
public void Play() x<es1A'u6  
{ MQ{.%  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); V"`t*m$  
} at-+%e  
} z[`O YwsW  
(7Q Fy  
public class WAV R#x~f  
{ Btgxzf  
public void Play() ~l@ h  
{ gL:Vj%c  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Z>si%Npm\  
} O<o>/HH$  
} %2jRJ  
*lT:P-  
Public class MediaPlayer }; ;Thfd  
{ g VPtd[r  
  switch (audioType.ToLower()) :ENdF `nC  
  { KtO|14R:  
    case ("mp3"): (L3Etan4RE  
        MP3 m = new MP3(); ,'f^K!iA   
    m.Play(); EkvTl-  
    break; DZ7<-SFU  
    case ("wav"): @z-%:J/$  
    WAV w = new WAV(); 7(S66  
w.Play(); mhDC1lXF  
    break;       i=^!? i  
  } J )DFH~p  
}   il5Qo  
  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。 DQy<!Wb+  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) bk}'wcX<+]  
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。 p9`!.~[  
public class AudioMedia {%b*4x0?  
{ zv8AvNDK  
public void Play() Sd |=*X  
{ %A^V@0K3  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 15X.gx  
} 7B)m/%>3s  
} 1z5Oi u  
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)。 ;#Y'SK  
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: qLYz-P'ik  
public abstract class AudioMedia dz>2/'  
{ D,l&^diz  
public abstract void Play(); #{DX*;1m  
} u9zEhfg8  
5Y(<T~  
public class MP3:AudioMedia <(c_[o/  
{ 5mYX#//:  
public override void Play() iX|K4.Pz{  
{ .;$Ub[  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); kR,ry:J-  
} 8%ea(|Wjg  
} (& UQ^  
js..k*j  
public class WAV:AudioMedia ^P}jn`4  
{ rn9n_)  
public override void Play() Oe~x,=X)  
{ ?-Zl(uX  
  MessageBox.Show("Play the wav file.");  J^V}%N".  
} lPyY  
} J_S8=`f%  
r&y0`M  
public class MediaPlayer 31^Jg  
{   qC x|}5:  
  //根据需要完成任务的单向分派 wr-/R"fX  
public void Play(AudioMedia media) uSgR|b;R]  
{   YstR T1  
  media.Play(); >_J9D?3S  
} SIridZ*%  
} 2if7|o$=  
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)。 [2$mo;E?  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 1p5n}|  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: {)jTq??  
public abstract class VideoMedia YT`,f*t  
{ {Z,_/@}N  
public abstract void Play(); .C*mDi)wZ  
} %;eD.If}  
,6EhtNDu  
public class RM:VideoMedia teKx^ 'c'  
{ *671MJ 9  
public override void Play() Fd86P.Df  
{ +6`+Q2qi  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); fg)VO6Wo&  
} ?:42jp3  
} KcvstC`  
l+A)MJd oj  
public class MPEG:VideoMedia ;l %$-/%  
{ 4`GOBX1b.y  
public override void Play() ~NMx:PP  
{ TtQ'I}7q  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ({OQ JBC  
} " vka7r  
} nSv@FT'~z  
D"V(A\sZ  
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。 7tbY>U8  
  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: vh#81}@N7*  
4iI4+  
public interface IMedia :pfLa2f+  
{ SF=TG84<  
void Play(); $niG)@*  
} Kr5(fU  
V,h}l"  
public abstract class AudioMedia:IMedia (^NYC$ZxM=  
{ SK*z4p  
public abstract void Play(); Fq$r>tmV  
} GEK7q<  
rJ)j./c  
public abstract class VideoMedia:IMedia W#P`Y< u$  
{ @-ml=S7;Sz  
public abstract void Play(); @ry/zG#  
} KdBpfPny@  
>qz#&  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Q+oV? S3{  
public class MediaPlayer 3=Q:{  
{   k2@]nW"S  
public void Play(IMedia media) 'u:-~nSX)  
{   |A/H*J,  
  media.Play(); N; '] &f  
} #;yxn.</  
} `*l aUn  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 n$F~  
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。 Fw S>V2R  
  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。 \xlG3nz  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {Q}F.0Q  
{ L>h|1ZK  
IMedia media = null; yQ)&u+r  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) A;<wv>T  
{ gYCr,-_i  
  case ("mp3"): [j}JCmWY   
    media = new MP3(); _i_P@I<M|~  
    break; " Lh&s<[  
        //其它类型略; Cz)&R^  
  case ("rm"): s+?2oPa  
    media = new RM(); 6w=`0r3hy  
    break;   n y cn  
  //其它类型略; <iA\ZS:  
} %q}[ZD/HD  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); }v's>Ae~p  
player.Play(media); 2Rt6)hgY  
} 1uO2I&B  
AhD C5ue=  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 jU $G<G  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 sH.=Faos  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 _jc_(;KPF  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 V)5K/ U{  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: rlaeqG  
public interface IMediaFactory W6Mq:?+D  
{ lm6hFvEZ  
IMedia CreateMedia(); &JXb) W  
} ME$J42  
~o>Gm>5!HH  
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: Zwm/c]6`  
public class MP3Factory:IMediaFactory W#%s0EN<_  
{ H %c6I  
public IMedia CreateMedia() lxm/*^  
{ R8cOb*D  
  return new MP3(); XC5/$3'M&  
} AN:yL a!  
} 8PzGUn;\  
//其它工厂略; j.ucv  
qi B~  
public class RMFactory:IMediaFactory qm3H/cC9+  
{ 4EHrd;|   
public IMedia CreateMedia() > 1(J  
{ .[ }G{%M~[  
  return new RM(); z)S6f79`Q  
} f"KrPx!^b  
} \XPGA uEo  
//其它工厂略; a%e`  
hbOXR.0z  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 Z4EmRa30 p  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: &iInru3  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) w`;HwK$ ,  
{ fz\Q>u'T  
IMediaFactory factory = null; UXlZI'|He  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) }b1FB<e]  
{ ":_II[FPY  
  //音频媒体 IH;sVT $M  
  case ("mp3"): d)e mTXB(  
    factory = new MP3Factory(); `0N7Gc  
    break; g"Y _!)X  
  //视频媒体 <(q(5jG  
case ("rm"):  ]'`E  
    factory = new RMFactory(); m/1FVC@*  
    break;   &s='$a; 4  
  //其他类型略; UWF \Vx*)b  
} [Q0V5P~Q'  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); yo=L1; H  
player.Play(factory.CreateMedia()); {u/1ph-  
} ZRG Cy5Rk  
>Jmla~A  
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。 )-26(aNGT  
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: 7IkPi?&{  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 2}A)5P*K  
{ !JDr58  
IMediaFactory factory = null; ;U|(rM;  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) {2h *NFp  
{     b!P,+!<  
  case ("mp3"): CtXbAcN2B  
    factory = new MP3Factory(); 0k5-S~_\  
    break; @^<odmM  
    //其他类型略; \y5lYb,*c_  
  case ("rm"): HbegdbTJ  
    factory = new RMFactory(); !1G KpL  
    break;   W!wof- 1  
  //其他类型略; $G-<kC}8:  
} KGYbPty}  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 4LKpEl.=  
media.Play(); :Ln)j%&  
} |gA@WV-%  
(T_-`N|  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 hO]F\0+  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 b3^:Bh9  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 z.Ic?Wz7  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: bGCC?}\  
==OUd6e}  
<appSettings> /)6T>/  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> &t^*0/~  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> -67Z!N  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> UDh \%?j  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> &{V|%u}v  
</appSettings> gS5REC4I/  
8f9wUPr  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: Hw o _;fV  
private void InitMediaType() LUbj^iQ9  
{ %dzt'uz  
cbbMediaType.Items.Clear(); TP rq:"K  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) nzC *mPX8  
{ uQIPnd(V  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ?> }p'{I  
} Z*m^K%qJ  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; YGJ!!(~r  
} hSm?Z!+  
509T?\r  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ]SCHni_  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) "[N2qJ}p  
{ +})QTFV  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ?4bYb]8Z  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); MY,~leP&  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ~HB#7+b  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, V: D;?$Jl  
factoryDllName).Unwrap(); )8A.Wg4S;c  
IMedia media = factory.CreateMedia(); !:&SfPv  
media.Play(); +]eG=. u  
} M-nRhso  
i1cd9  
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。 0]4X/u#N  
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: Wx:v~/r  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 I=kqkuW  
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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