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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) T@x_}a:g  
yjj)+eJ(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。  _)=eE  
一、传统过程化设计思想 ,ou&WI yC  
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: !;h`J:dN  
public class MediaPlayer !<W^Fh  
{   diDB>W  
private void PlayMp3() Cso-WG,  
{ Yi+$g  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); z`KP }-  
} 8bI;xjK^Q  
pA?2UZ  
private void PlayWav() +je{%,*  
{ JPGEE1!B{b  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 1_0\_|  
} kH}HFl  
rugR>&mea  
public void Play(string audioType) Fv T;8ik:3  
{   &NB"[Mm:@  
  switch (audioType.ToLower()) L|N[.V9  
  { q$BS@   
    case ("mp3"): ^U[yk'!Y  
    PlayMp3(); ~fR-cXj"  
    break; UhVJ !NrT  
    case ("wav"): Xw |6 #^  
    PlayWav(); * J|]E(  
    break;       aYd`E4S+  
  }   YCnKX<Wv  
} bo04y)Iz  
} XYdr~/[HPy  
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。 9 Z79  
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。 do&0m[x%  
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! _5&LV2  
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。 CGY,I UG  
二、面向对象设计思想 X w_6SR9C  
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! f5dctDHP  
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: OXIy0].b  
public class MP3 /Ym!%11`  
{ .BjnV%l7Id  
public void Play() fZF.eRP '  
{ `(Ij@8 4  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 7zEpuw  
} NQqq\h  
} 0FG|s#Ig  
Fooa~C"  
public class WAV !y syb  
{ cNvh2JI  
public void Play() zPt0IB_j'  
{ %y_AT2A  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); F`U YgN  
} #xTu {  
} TSHH=`cx  
Z&Ao;=Gp1  
Public class MediaPlayer A!.* eIV|  
{ xA {1XS}  
  switch (audioType.ToLower()) )!jX$bK  
  { <Z^qBM  
    case ("mp3"): +U= !svE  
        MP3 m = new MP3(); ~zD*=h2C  
    m.Play(); 7R5!(g  
    break; EGIwqci:  
    case ("wav"): @(_f}S gfE  
    WAV w = new WAV(); aT`. e  
w.Play(); <N}*|z7=b  
    break;       ![CF >:e  
  } ! tPHT  
}   o dTg.m  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 gt{$G|bi  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) #7yy7Y5  
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。 AagWswv{Bf  
public class AudioMedia ("-`Y'"K  
{ nps"nggk  
public void Play() 5X=ik7m^  
{ @#W$7Gwf0  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 8bP4  
} 2i_X{!0}  
} vhj^R5=  
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)。 F\( 7B#  
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: ;1[Lwnm  
public abstract class AudioMedia D>).^>|q  
{ l<YCX[%E  
public abstract void Play(); ZFO*D79:K  
} ;)gNe:Q  
-y5Z c?e  
public class MP3:AudioMedia 2=p"%YSn  
{ B@@j-  
public override void Play() Th(F^W9  
{ Eh*t;J=O  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); W99Hq1W;r  
} <;.->73E  
} PZsq9;P$  
I7/X6^/}  
public class WAV:AudioMedia /'g"Ys?3  
{ y.m;4((  
public override void Play() S+Vsy(  
{ Qpaan  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); qtLXdSc  
} jYi{[* *  
} iJD_ qhd7  
6*r3T:u3  
public class MediaPlayer Q($aN-   
{   2lm{:tS  
  //根据需要完成任务的单向分派 *N|s+  
public void Play(AudioMedia media) y/}ENUGR  
{   {pof=G  
  media.Play(); y$^.HI02jP  
} OP}8u"\Z  
} sB>ZN3ptH^  
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)。 YMEI J}  
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。 ,H+LE$=  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: &}/h[v_#'  
public abstract class VideoMedia oy!Dm4F  
{ %/(>>*}Kw|  
public abstract void Play(); \r+8}8  
} G oJ\6& "  
bu|ecv  
public class RM:VideoMedia sBfPhBT|  
{ en6oFPG   
public override void Play()  L4,Ke  
{ /n|`a1!  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); l-mf~{   
} <DjFMTCN  
} "TgE@bC  
6}E C)j;Fw  
public class MPEG:VideoMedia >HH49 cCo  
{ 4;hgi[  
public override void Play() :n?K[f?LfY  
{ {Z=m5Dy}  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); fsDwfwil*  
} zz+p6`   
} td6$w:SN,l  
@xI:ZtM  
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。  4[] /  
  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: A+Xk=k5<  
#=hI}%n  
public interface IMedia @]0;aZ{3  
{ B "z`X!\  
void Play(); T]fu[yRVvg  
} Cp@' k;(  
*Tt*\ O  
public abstract class AudioMedia:IMedia ~<, QxFG5  
{ !7O!)WJ  
public abstract void Play(); """gV)Y  
} utvZ<zz`  
2"~QI xY=  
public abstract class VideoMedia:IMedia oT\u^WU  
{ -b4#/q+bb+  
public abstract void Play(); u{o!#_o64  
} %EooGHGF?  
?5<Q+ G0r  
这样再更改MediaPlayer类的代码: R""P01IZH  
public class MediaPlayer z$>_c "D  
{   i: ZL0nH-  
public void Play(IMedia media) jB17]OCN  
{   H -sJt:  
  media.Play(); 1.Ximom  
} 8SGFzb! h  
} WYb\vm =r  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 v{}i`|~J  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 ZO2$Aan  
  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。 cv b:FK  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {5=Iu\e  
{ YYz,sR'%|}  
IMedia media = null; 'xUyGj:  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) KKd S h1  
{ )-_]y|/D:r  
  case ("mp3"): OeuM9c{  
    media = new MP3(); WUM&Lq k"  
    break; ?_L)|:WL  
        //其它类型略; $EB&]t+  
  case ("rm"): k(oHmw  
    media = new RM(); !c+Nf2I7S  
    break;   V^P]QQ\ )  
  //其它类型略; DB'd9<  
} TRl,L5wd-?  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); e `!PQMLU  
player.Play(media); X4:\Shb97  
} 1jJ>(S  
nl)!)t=n  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 p`)GO.pz  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 .X;zEyd  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 vap,)kILF  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 MqBA?7  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: !TH3oLd"  
public interface IMediaFactory *Op;].>E  
{ fAu^eS%>7  
IMedia CreateMedia(); G/nSF:rp  
} ?v-( :OF  
RnN]m!"5  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: JM-spi o  
public class MP3Factory:IMediaFactory ,m-z D  
{ ?mJNzHrq;  
public IMedia CreateMedia() cuO)cj]@e  
{ ,&$+ {3  
  return new MP3(); WB2An7i@"{  
} IcM99'P(  
} ad "yo=%1  
//其它工厂略; )Jx+R ;Z  
)T1U!n?^x  
public class RMFactory:IMediaFactory -kh O4,  
{ QkXnXu  
public IMedia CreateMedia() 9Ij=~p]p  
{ %T hY6y(  
  return new RM(); z+K-aj w  
} iNX%Zk[  
} h01 HX  
//其它工厂略; Fb&Xy{kt1  
e`pYO]Z  
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。 Ak`7f$z  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: g-0?8q5T6  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ]d$:R`;  
{ y9cDPwi:b  
IMediaFactory factory = null; }fps~R  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) CbmT aEaP  
{ /DG+8u  
  //音频媒体 b ^wL{q  
  case ("mp3"): &_-,Nxsf  
    factory = new MP3Factory(); l^ P[nQDH  
    break; "<3F[[;~  
  //视频媒体 6>rgoT)6~  
case ("rm"): *f%uc  
    factory = new RMFactory(); si:p98[w  
    break;   UEZnd8  
  //其他类型略; p5|.E  
} uD=i-IHT  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); (yjx+K_[  
player.Play(factory.CreateMedia()); &b[ .bf  
} xV&c)l>}  
< j}n/G]  
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。 sN`2"t/s  
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: k e'aSD  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) e6E{l  
{ v~f_~v5J!  
IMediaFactory factory = null; #k %$A}9  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) &cDLSnR  
{     Hc`)Q vFRW  
  case ("mp3"): EwvW: t1  
    factory = new MP3Factory(); YP*EDb?f  
    break; ]JQ7x[  
    //其他类型略; ; B4x>  
  case ("rm"): ldd|"[Ds  
    factory = new RMFactory(); ]ZV.@% +  
    break;   v6Vieo=  
  //其他类型略; 0E*q-$P  
} a$0,T_wD  
IMedia media = factory.CreateMedia(); x=1Iuc;&3  
media.Play(); T bMW?Su  
} /NFk@8<?  
2YT1]x 3  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。  !t.  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 F];"d0O#5  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 z_Em%X  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: LA!2!60R  
!i >&z?  
<appSettings> (x;Uy  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> :@mBSE/  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ,t"?~Hl".  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> =<,>dBs}\  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> d']CBoK  
</appSettings> <>=A6  
}e/#dMEi  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: v5 |XyN"  
private void InitMediaType()  F#0y0|  
{ m2%OX"#e  
cbbMediaType.Items.Clear(); B|\pzWD%  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 1r!o,0!d-'  
{ M]FA y"E  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 6Z09)}tZb  
} 6j*L]S c  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; >K|<hzZ  
} <c` + f PW  
vpt*?eR  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Z7\}x"hk  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) fN)A`>iP  
{ OV@MT^  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Sz!mn  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Y^Of  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ~3f`=r3/.  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, g8=j{]~C  
factoryDllName).Unwrap(); }> q%##<n  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Uq}FrK}  
media.Play(); #6fQ$x(F#j  
} $&fP%p  
g0Rny  
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。 ua!i3]18  
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: !p:kEIZ)y  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 Ge'[AhA  
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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