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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) (9#$za>  
E^)>9f7  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 *kmD/J  
一、传统过程化设计思想 W:s>?(6?  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: cN#c25S>  
public class MediaPlayer 3tO=   
{   AG3iKk??T  
private void PlayMp3() ju jhK'\  
{ 4=G)j+RCH  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 78=a^gRB  
} H{}Nr 4  
%j.B/U$  
private void PlayWav() #%~PNki  
{ (R.l{(A  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); K@JGGgrE`!  
} kBh*@gf  
~HFqAOr  
public void Play(string audioType) lUL6L 4m  
{   3Kx&+  
  switch (audioType.ToLower()) u<VR;p:y  
  { :>:F6Db"U  
    case ("mp3"): DRDn;j  
    PlayMp3(); d@$]/=%  
    break; /IO<TF(X  
    case ("wav"): \]j{  
    PlayWav(); o9<)rUy  
    break;       ,P%a0\  
  }   {Wi)/B}  
} ,2|(UTv  
} Oc Gg'R7  
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。 yDuMn<=3  
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。 o*fNY  
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~,/VV  
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。 jkVX>*.|oy  
二、面向对象设计思想 K&Sz8# +  
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! Q7!";ol2  
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: 1}7Q2Ad w  
public class MP3 }nsxo5WP  
{ '%W`:K'  
public void Play() #nD]G#>e  
{ pie,^-_.g  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ^69ZX61vt  
} 8\N`2mPt  
} LLMom.  
&y} ]^wB  
public class WAV ^$!H|  
{ P^)J^{r  
public void Play() Z\\'0yuY(  
{ +Fk]hCL  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); {o."T/?d'  
} iI]E%H}  
} I+!?~]AUuq  
@VzD> ?)  
Public class MediaPlayer N!{waPbPi  
{ 6T qs6*  
  switch (audioType.ToLower()) ^$D2fS  
  { Wx`| u  
    case ("mp3"): fz[-pJ5[  
        MP3 m = new MP3(); mj7Em&  
    m.Play(); o^\L41x3  
    break; yP~O C|Z  
    case ("wav"): 1MPn{#Ff  
    WAV w = new WAV(); J"$Y`;  
w.Play(); x1O]@Z{d\  
    break;       S^ ,q{x*T  
  } &gr)U3w  
}   G@N-+  
  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。 s|O4 >LsG  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) < %t$0'  
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。 V6CRl&ZKO  
public class AudioMedia &^I2NpT  
{ \7d T]VV  
public void Play() $q%l)]+  
{ vJ a?5Jr  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); *#| lhf'  
} VGVb3@  
} 8rNRQOXOa  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 p%]ZG,  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: Rnd.<jz+Y  
public abstract class AudioMedia %n!7'XF'[  
{ "%?$BoJR0  
public abstract void Play(); t*Xo@KA  
} q=J8SvSRl  
hgmo b"o  
public class MP3:AudioMedia ~\QN.a   
{ )/Mk\``j  
public override void Play() .!^}sp,E  
{ o6@`aU  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); q Q/<\6Sl  
} I&s!}$cD  
} d>YX18'<Q  
px~:'U  
public class WAV:AudioMedia .}4^b\   
{ 4r- CF#o  
public override void Play() .1@8rVp7  
{ TEEt]R-y  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ndE"v"_H  
} LV6BSQyQ  
} d"#& VlKcv  
$psPNJG  
public class MediaPlayer !=B=1th4  
{   +)06*"I  
  //根据需要完成任务的单向分派 ./r#\X)dc  
public void Play(AudioMedia media) 8IQqDEY^  
{   -NL=^O$G  
  media.Play(); y/\0qQ/  
} P6 ~& ,a  
} 5W4Tp% Lda  
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)。 }n;.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。 Pg%k>~i  
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: 3$#=* Zp  
public abstract class VideoMedia /@xL {  
{ -q")qNt.  
public abstract void Play(); hha!uD~(  
} dZ;rn!dg>  
s^lm 81;  
public class RM:VideoMedia ^a #  
{ C%T$l8$  
public override void Play() \*i[m&3;q  
{ D@iE2-n&V  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); (V:)`A_-  
} mO0a: i!  
} z.6I6IfL\L  
!IAd.<,  
public class MPEG:VideoMedia yGZsPQIaV  
{ /~6)Vt  
public override void Play() O@7={)6qc  
{ ^sb+|b  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); wNtPh&  
} "}ZUa~7  
} i0py5Q  
>@+ r|  
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。 =+>^:3cCQ  
  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: /vrjg)fer  
J,,+JoD  
public interface IMedia D]B;5f  
{ |*te69RX  
void Play(); 5 cz6\A&  
}  97-=Vb  
9Lp[y%{GP  
public abstract class AudioMedia:IMedia FF'Ul 4y  
{ Q2jl61d_9  
public abstract void Play(); ?<h|Q~JH  
} > a"4aYj  
o)SA^5  
public abstract class VideoMedia:IMedia -5.~POO  
{ wpS $ -  
public abstract void Play(); MgG_D6tDM  
} Ua\<oD79]  
yIG*  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 0OF]|hH  
public class MediaPlayer y1*z," dx  
{   Y>a2w zr  
public void Play(IMedia media) >X0c:p Pu  
{   NI)q<@ju  
  media.Play(); a,~}G'U  
} n}!D)Gx  
} $]I" ,ef  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 kp>AZVk  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 8iKupaaOX  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 [&H?--I  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 3X]\p}]z  
{ ` 8OA:4).  
IMedia media = null; >^(Q4eU7!  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) F%F:Gr/  
{ yMCd5%=M\  
  case ("mp3"): a]nyZdt`  
    media = new MP3(); rn"}@5  
    break; 81&5g'  
        //其它类型略; r5(-c]E7  
  case ("rm"): +t`QHvxv  
    media = new RM(); ;VI W/  
    break;   I15g G.)  
  //其它类型略; {H$m1=S  
} zyF[I6Gs  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); *oP&'$P  
player.Play(media); &9,<_1~  
} .>bvI1  
s\#eD0|  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 o])2_e5  
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。 F2k)hG*|{  
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。 +'fdAc:5',  
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。 itmQH\9 8  
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: +pMjm&CF  
public interface IMediaFactory Fm,} sP"Qx  
{ y*fU_Il|!  
IMedia CreateMedia(); ({l!'>?  
} $IB>a  
6D n[9V  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: )Og,VXEB  
public class MP3Factory:IMediaFactory KtY_m`DY4R  
{ oP( Hkp,'  
public IMedia CreateMedia() ee5QZ,  
{ 8`j;v>2  
  return new MP3(); oN/T>&d  
} 5 qW*/  
} |=CV.Su  
//其它工厂略; zZ\2fKrpg  
9azk(OL6  
public class RMFactory:IMediaFactory d,0Yi u.p  
{ g,seqh%  
public IMedia CreateMedia() hc4W|Ofj  
{ B U^3Ux$  
  return new RM(); h r!Htew4  
} _'lrI23I  
} Q<F-l. q   
//其它工厂略; _a3,Zuv  
;2=H7dq  
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。 _Xn[G>1  
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: d;kdw  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) E?/Bf@a28=  
{ SmJ6Fm6  
IMediaFactory factory = null; I 8 \Ka=w  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) a ykNH>#Po  
{ Zg@NMT  
  //音频媒体 M6+_Mi.  
  case ("mp3"): TLk=H Gw  
    factory = new MP3Factory(); u\-f\Z7  
    break; Jc:gNQCsP  
  //视频媒体 tE: m& ;I  
case ("rm"): %TA3o71  
    factory = new RMFactory(); @pKQ}?  
    break;   5$|wW}SA  
  //其他类型略; }FTyRHD|  
} 3Hli^9&OX_  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ?r,lgaw  
player.Play(factory.CreateMedia()); W&U Nk,  
} i-b++R/WN  
7xOrG],E  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 wER>a (  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: '14 G0<;yL  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) P*# H]Pv  
{ }cL9`a9j  
IMediaFactory factory = null; L##lXUl  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ~ZSP K;D[  
{     Xh,{/5m  
  case ("mp3"): <E(#;F^y  
    factory = new MP3Factory(); @Ee'nP   
    break; 2B# ]z  
    //其他类型略; ,4-)  e  
  case ("rm"): )k.[Ve  
    factory = new RMFactory(); 'wd-!aZAd  
    break;   ~7W?W<  
  //其他类型略; IQS:tL/  
} T>&d/$;]  
IMedia media = factory.CreateMedia(); wnL\.%Y^  
media.Play(); _d'x6$Jg  
} XM$HHk}L;  
E0<9NF Qr7  
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。 S3[rv  
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。 +oZq~2?*S6  
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。 K.Tfu"6  
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: .O{2]e$  
<|M cE  
<appSettings> 0@yHT-Dy  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> J>YwMl  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> cp0@wC#d  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> wjF/c  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> $#g1Mx{  
</appSettings> S=>54!{`x  
S;[*5g6a&x  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: %&+j(?9  
private void InitMediaType() Y. ]FVq  
{ 4+od N.  
cbbMediaType.Items.Clear(); 1Z?en  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) /RuGh8qzP  
{  iK$)Iy0  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 'b#`8k~>  
} 1f]04TI  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; yVvO!  
} 3[E3]]OVa  
bu[v[U4  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: kzG m D i  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {$,e@nn  
{ TKpka]nJ  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); njveZav  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); r^mP'#  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 8,pnm  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, NKD<VMcqw  
factoryDllName).Unwrap(); %vvA'WG  
IMedia media = factory.CreateMedia(); $DZ\61  
media.Play(); 2r2qZ#I}  
} 66*/"dBwm  
0b9;v lGq$  
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。 IWvLt  
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: .az +'1  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 vT V'D&x2  
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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