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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) lIgAc!q(  
YQ7tZl;:t  
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。 >m8~Fs0  
一、传统过程化设计思想 -*~~ 00w  
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: GbJVw\5Z*  
public class MediaPlayer "UTAh6[3oD  
{   i|QL6e*0  
private void PlayMp3() = K3NKPUI  
{ S~Yu;  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); n_Bi HMIU'  
} |RZI]H%  
zOA2chy4  
private void PlayWav() d^^EfWU  
{ Z'o'd_g>I+  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); &KVXU0F^z  
} L~ e{Vv8UR  
4?.L+wL  
public void Play(string audioType) W4n(6esO  
{   L3y`*&e>  
  switch (audioType.ToLower()) y~;w`5;|  
  { 8&UwnEk<  
    case ("mp3"): %2<u>=6byG  
    PlayMp3(); +l(lpp>,  
    break; )A:|8m  
    case ("wav"): ~=Q Tv8  
    PlayWav(); _q3|Ddm2LN  
    break;       SB =%(]S  
  }   f%Vdao[  
} ;B6m;[M+  
} }WEF *4B!  
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。 _ e94  
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。 IHvrx:7  
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^|}C#  
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。 B),Z*lpC  
二、面向对象设计思想 {x<yDDIv_  
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! 6$LQO),,  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: Z$:iq  
public class MP3 Wd]MwDcO  
{ )_\q)t"=  
public void Play() vDcYz,  
{ (?lKedA>2  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); zb& 3{,  
} j xTYW)E   
} {q|Om?@  
-9~WtTaV.H  
public class WAV &20}64eW%  
{ j|2s./!Qg  
public void Play() &M*f4PeXb  
{ ^Bu55q  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ysFp`  
} [WW ~SOJe  
} .lyK ,p  
ZOY zCc(d  
Public class MediaPlayer GLr7sack  
{ (V9 ;  
  switch (audioType.ToLower()) vw[i.af  
  { D=:O ^<  
    case ("mp3"): m+9~f_}  
        MP3 m = new MP3(); s|d"2w6t  
    m.Play(); Qs7*_=+h  
    break; x5%x""VEK  
    case ("wav"): i4H,Ggb  
    WAV w = new WAV(); ,@0D_&JAl  
w.Play(); feG#*m2g  
    break;       j-9Zzgr  
  } sG8G}f  
}   pT'jX^BU  
  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。 $#/f+kble  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) ^s_7-p])(  
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。 ] 8dzTEjk  
public class AudioMedia W+u-M>Cj6  
{ Y[Eq;a132  
public void Play() p^*A&7d:P  
{ Q$8&V}jVW  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 1AAOg+Y@U"  
} Sgq?r-Q.  
} K410.o/=-  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 6Eyinv  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: aKC,{}f$m  
public abstract class AudioMedia vk.P| Y-;  
{ N Nw0 G&  
public abstract void Play(); ,'&H`h54  
} JUd Q Q  
#VynADPs`o  
public class MP3:AudioMedia /nB|Fo_&Q  
{ B<oBo&uA  
public override void Play() ^vha4<'-qG  
{ e]-%P(}Z  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); +~f=L- >  
} 2./;i>H[u  
} |ZtNCB5{^j  
rceX|i>9n  
public class WAV:AudioMedia Zgt(zh_l  
{ dq^vK  
public override void Play() +a0` ,Jc  
{ M3Oqto<8"  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); *=(vIm[KL  
} &l?AC%a5  
} 6o<(,\ad [  
1"UHe*2  
public class MediaPlayer 9A ?)n<3d  
{   tQ(4UHqa~  
  //根据需要完成任务的单向分派 v:?l C<,  
public void Play(AudioMedia media) ug^esB  
{   6QAhVg: A  
  media.Play(); {3!E8~  
} t[o_!fmxZ  
} '^%kTNn  
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)。 ,)ZI&BL5  
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。 r1/9BTPKdJ  
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: 2B"&WKk  
public abstract class VideoMedia frT<9$QUL  
{ y-N]{!  
public abstract void Play(); Fx )BMP  
} ZY=a[K  
tr|)+~x3  
public class RM:VideoMedia vX|5*T`(  
{ \gR%PN  
public override void Play() v"-K-AQjB  
{ -{A*`.[v  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); KZ@'NnQ  
} \IZY\WU}2  
} q![`3m-d.  
I &;9  
public class MPEG:VideoMedia .?kq\.rQ  
{ OJ r~iUr  
public override void Play() V6Y0#sTU  
{ CD[}|N  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); Vh N6 oI  
} EO%"[k  
} '9!J' [W  
J?C:@Q  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 Vrs?VA`v$  
  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: qyP={E9A  
ZlP+t>  
public interface IMedia X}H?*'-  
{ U=PTn(2  
void Play(); b_^y Ke^W  
} ?NR&3 q  
xJ9aFpTC  
public abstract class AudioMedia:IMedia LkXho>y  
{ 33g$mUB  
public abstract void Play(); Lg{M<Q)4  
} \P7<q,OGS  
hkMVA  
public abstract class VideoMedia:IMedia ~z)JO'Z$  
{ #mkf2Z=t-  
public abstract void Play(); 1>Q4&1Vn  
} Ll .P>LH  
0+e  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 6ZfL-E{  
public class MediaPlayer Kr;;aT0P  
{    hLj7i?  
public void Play(IMedia media) e~7FK_y#0  
{   r1:CHIwK  
  media.Play(); @qEUp7W.?  
} rn/~W[  
} (e Ssx/  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ")<5 VtV  
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。 /36gf  
  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。 N(V_P[]"*,  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) inh J|pe"  
{ GSW%~9WBa  
IMedia media = null; $O%"[w  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) sou~m,#  
{ SDB \6[D  
  case ("mp3"): O]' 2<;  
    media = new MP3(); RL3*fRlb  
    break; ;Y0M]pC  
        //其它类型略; ~r~YR=  
  case ("rm"): {@6:kkd  
    media = new RM(); sNM ]bei  
    break;   t&Q(8Hz  
  //其它类型略; No`*->R  
} Tl2(%qB  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); =#=}|Q}  
player.Play(media); 5?Pf#kq  
} @)U;hk)j;  
F?[1 m2  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 )FNn  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 83 <CDjD  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 HQ]mDo  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 c0Pj})-  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: qsQ{`E0  
public interface IMediaFactory sC0u4w>Y  
{ Ho =vdB  
IMedia CreateMedia(); U$Z<lx2P  
} 7Mk>`4D'c  
k7j.VpN9  
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: *jvP4Nz)k  
public class MP3Factory:IMediaFactory `mA;1S  
{ ]6M,s0  
public IMedia CreateMedia() r)#W`A1{A  
{ @<`V q  
  return new MP3(); lv9Tq5C  
} JOJuGB-d  
} +(PUiiP'"v  
//其它工厂略; *ow`}Q  
XwFTAaZ  
public class RMFactory:IMediaFactory .]s? 01Z  
{ b $yIM  
public IMedia CreateMedia() -DK6(<:0  
{ %P D}VF/Y  
  return new RM(); e^oGiL ~  
} 9!FU,4 X  
} T*%rhnTv0  
//其它工厂略; O-[  
r}es_9*~Z  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 YC')vv3o(  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: H6{Bx2J1*  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) M[~{!0Uz g  
{ 7e\Jg/FU  
IMediaFactory factory = null; x;<0Gg~jB  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @HPr;m!  
{ 6 &0r/r  
  //音频媒体 zyhM*eM.7  
  case ("mp3"): TY'c'u,  
    factory = new MP3Factory(); Hqs!L`oW)  
    break; \Oq8kJ=  
  //视频媒体 -gm5E qi  
case ("rm"): ^ghYi|kQq  
    factory = new RMFactory(); S3l^h4  
    break;   ox%j_P9@:  
  //其他类型略; AH:uG#  
} QS!Z*vG  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); jU~ x^Y  
player.Play(factory.CreateMedia()); 2]I l:>n,  
} tcT =a@  
?_d6 ;  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 r7oFG!.?  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: }8" |q3k  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) _dRB=bl"O  
{ VnVBA-#r|  
IMediaFactory factory = null; G{]RC^Zo  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Jx~H4y=z  
{     jLM([t  
  case ("mp3"): l)*(UZ"  
    factory = new MP3Factory(); &R?`QB2/  
    break; l cHf\~  
    //其他类型略; m$=}nI(H  
  case ("rm"): >mX6;6FF  
    factory = new RMFactory(); /AAD Fa  
    break;   8QK8q: |  
  //其他类型略; ]"b:IWPeI  
} ?tL'  X  
IMedia media = factory.CreateMedia(); J@2wPKh?Yp  
media.Play(); |Z94@uB  
} ||>4XDV#  
hNsi  8/  
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。 `MCiybl,&P  
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。 *U,J Q  
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。 NS2vA>n8R  
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: vQyY %  
Vx2/^MiXy  
<appSettings> JPAjOcmU/  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> g i6s+2  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> fs 2MYat  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> l=p_  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 4NW!{Vw ,  
</appSettings> 'E9{qPLk(  
x<M::")5!V  
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: wpuK?fP  
private void InitMediaType() 6ICW>#fI`  
{ \OtreYi  
cbbMediaType.Items.Clear(); 'mbLK#q  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) o+&Om~W  
{ JR#4{P@A  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ,wes*  
} #55:qc>m  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; <O 0Q]`i  
} Rlk3AWl2u  
V%s7*`U  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: )f|`mM4DW!  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) j!>P7 8  
{ OyVP_Yx,V  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Q;8z&4s@  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); MGsQF#6]  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 05R"/r*  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, yy=hCjQ)  
factoryDllName).Unwrap(); $ mE* =  
IMedia media = factory.CreateMedia(); U%s@np  
media.Play(); !(F?`([A  
} Hz GwO^tbK  
UjQz   
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。 _\X ,a5Un  
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: sdZ$3oE.  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 BP@tI|  
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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