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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) Q'vIeG"o  
(rCPr,@0  
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。 ** "s~  
一、传统过程化设计思想 \n('KVbf  
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: M\x7=*\  
public class MediaPlayer `s]zk {x  
{   P-*R N   
private void PlayMp3() 6'X.[0M  
{ xfZ9&g  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); J^e|"0d  
} `^@g2c+d  
yM\tbT/l  
private void PlayWav() ?7uStqa  
{ KH CdO  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); M 2U@gC|{  
} IT{.^rP  
Z2Y583D  
public void Play(string audioType) wLg:YM"  
{   V%Z[,C u+  
  switch (audioType.ToLower()) h3vm< R;  
  { 0L 4]z'5  
    case ("mp3"): 7cQHRM+1  
    PlayMp3(); =&<$I  
    break; 1Rb<(%   
    case ("wav"): N NXwT0t  
    PlayWav(); ocuNrkZ  
    break;       -t706(#k  
  }   +BTNm66Z  
} ~`Gcq"7, !  
} pR^Y|NG!  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 TPmZ/c^  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 LxYM "_1A;  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! 2&G1Q'!  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 0 Ci"tA3"  
二、面向对象设计思想 QI^8b\36  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! <]SS gQ9/"  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: q2"'W|I  
public class MP3 `'{%szmD  
{ Z!BQtICs  
public void Play() k kuQ"^<J  
{ r5$?4t  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 0OoO cc  
} DG%%]  
} 2ucsTh@  
kA9 X!)2w  
public class WAV D -\'P31  
{ "Y J;-$rb  
public void Play() Hi 0df3t  
{ 3qwYicq,  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); .]d tRH<  
} @=| b$E  
} ;),O*Z|"v  
%A Du[M.  
Public class MediaPlayer q2o$s9}B  
{ R<YYf^y  
  switch (audioType.ToLower()) 8 H"f9S=K  
  { 0aN}zUf  
    case ("mp3"): P+cFp7nC  
        MP3 m = new MP3(); ?;=Y1O7N(  
    m.Play(); 9Z_OLai  
    break; q@!H^hd}  
    case ("wav"): UHDI9>G~,  
    WAV w = new WAV(); u:>3j,Cs  
w.Play(); yqc(32rF!  
    break;       9/qS*Zdh)  
  } uL{~(?U$  
}   R)d 7b,_Yd  
  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。 -JW6@L@  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) ="nrq&2  
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。 M:q ;z(  
public class AudioMedia ""KN?qh9  
{ *'S%gR=Aa+  
public void Play() }(7QJk5 j  
{ R~?;KJ  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); vrEaNT$J-  
} oL/^[TXjH  
} XjM)/-w  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 X;a{JjN  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: rH_:7#.E  
public abstract class AudioMedia uEO2,1+  
{ 2n r UE  
public abstract void Play(); 0Y`tj  
} (6y3"cbe  
mZJzBYM)  
public class MP3:AudioMedia 3e<^-e)+xL  
{ QZq9$;>dW  
public override void Play() bB :X<  
{ = 8e8!8  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); T7_ SO,X  
} tcdn"]#U  
} ^%/5-0?xE  
aI#n+PW  
public class WAV:AudioMedia wg~`Md  
{ )h!l%72  
public override void Play() Yt<PKs#E  
{ wLp t2b8S  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Tsp-]-)  
} PvBbtC-9b  
} 3jVm[c5%]  
)'CEWc%  
public class MediaPlayer !>);}J!e]  
{   5K-)X9z?  
  //根据需要完成任务的单向分派 *M<=K.*\G  
public void Play(AudioMedia media) ]<?)(xz  
{   1KR|i"  
  media.Play(); NS~knR\&  
} .qPfi] ty  
} nAC#_\  
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)。 ASU\O3%%  
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。 `GWq3c5  
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: 491I  
public abstract class VideoMedia WQC6{^/4[1  
{ -Dm.z16  
public abstract void Play(); +B|X k[  
} beR)8sC3q  
#E@i@'T  
public class RM:VideoMedia */e5lRO\  
{ R51!j>[fqM  
public override void Play() io'Ovhf:  
{ Bx!` UdRn  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); J0! E@   
} 6EWB3.x19  
} ! HC<aWb  
BT#g?=n#`  
public class MPEG:VideoMedia YYh_lAS>  
{ @O @yJ{(I  
public override void Play() ,#O8:s  
{ <~*Ol+/  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); j7+t@DqQ  
} vp9<.*h  
} 4^^rOi0  
jch8d(`?d  
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。 eV%bJkt.  
  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: Y6PA\7Y\  
xJGeIh5  
public interface IMedia \8aF(Y^H  
{ nv{4 U}&P  
void Play(); x7@HPf  
} 3) 0~:  
][1u:V/ U  
public abstract class AudioMedia:IMedia cN>i3}fq  
{ (32nI?)a  
public abstract void Play(); I*2rS_i[T  
} #L$ I %L"  
,e_#   
public abstract class VideoMedia:IMedia [wG%@0\  
{ ljON_*  
public abstract void Play(); ]w_)Spo.  
} c/U6K yiK  
@v=q,A8_  
这样再更改MediaPlayer类的代码: =1[g`b  
public class MediaPlayer VrxH6Y  
{   !l^AKn|  
public void Play(IMedia media) ~m U_ `o  
{   rv%[?Ml  
  media.Play(); 2f4c;YS  
} l$9,  
} 74(J7  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 (*BW/.Fq  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 =7,U qMl_  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 "6QMa,)D  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 1U7HS2  
{ *)I1gR~  
IMedia media = null; @E;pT3; )  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) b15qy?`y  
{ j #YFwX4.  
  case ("mp3"): f|0QN#$  
    media = new MP3(); 4pT|r6!<  
    break; =fo/+m5  
        //其它类型略; gAP}KR#T  
  case ("rm"): qQvb;jO  
    media = new RM();  gV kI=J  
    break;   Fo~v.+^?  
  //其它类型略; xrnH= >.;m  
} Y1\vt+`O  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); AgJ~6tK  
player.Play(media); %T\x~)  
} >6+K"J-@  
8l0 (6x$  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 /)TEx}wk  
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。 }}1Q<puM  
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。 V p{5Kxq  
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。 Y_sVe  
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: 3)SZVME1Z  
public interface IMediaFactory Q$j48,e  
{ *xP:7K  
IMedia CreateMedia(); ^ ni_%`Ag  
} n.RhA-O  
hh&y2#Io  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: eUlb6{!y?  
public class MP3Factory:IMediaFactory |lV9?#!  
{ W|U1AXU7/  
public IMedia CreateMedia() ]E^f8s0#V  
{ U^\~{X  
  return new MP3(); I1O?)x~  
} /vu!5?S  
} wP"|$HN  
//其它工厂略; F\bI6gj  
& jvG]>CS'  
public class RMFactory:IMediaFactory Sw'?$j^3  
{ 'bPo 5V|  
public IMedia CreateMedia() RC%r7K f  
{ U$uO%:4%  
  return new RM(); 2zu~#qU[)M  
} d 4R+gIA  
} ArK9E!`^  
//其它工厂略; Lm#d.AD)  
kELyD(^P`  
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。 1A-EP@# J  
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: #jiqRhm  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) [rU8 #4.  
{ 89mre;v`  
IMediaFactory factory = null; "~ stZ.  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @un }&URp  
{ +to9].O7y  
  //音频媒体 8 GN{*Hg  
  case ("mp3"): MDt?7c  
    factory = new MP3Factory(); c\MDOD%9  
    break; Xm'K6JH'  
  //视频媒体 1H7Q[ 2E  
case ("rm"): d.o FlT  
    factory = new RMFactory(); ^iS:mt  
    break;   ,$$$_+m\  
  //其他类型略; }4%)m  
} \}NWR{=  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); .+h pxZ  
player.Play(factory.CreateMedia()); Qpf]3  
} . *xq =  
ped Yf{T  
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。 "\?G  
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: y:[]+  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) z-gG(  
{ ZNeqsN{  
IMediaFactory factory = null; v*'\w#  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) [S+-ovl  
{     C/ VYu-p%  
  case ("mp3"): cLC7U?-  
    factory = new MP3Factory(); NI:N W-!  
    break; VTfaZ/e.  
    //其他类型略; L-{r*ccIW  
  case ("rm"): olh3 R.M<  
    factory = new RMFactory(); #)}bUNc'  
    break;   { ][7Np!y  
  //其他类型略; DNBpIC5&6  
} F*:NKT d  
IMedia media = factory.CreateMedia(); I.1l  
media.Play(); 5zna?(#}  
} J5 ( D7rp#  
ABmDSV5i  
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。 Uy|=A7Ad c  
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。 ?I#hrv@  
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。  WPKTX,k  
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: @6'E8NFl  
 j)6B^!  
<appSettings> n3j h\  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> *r$.1nke  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 6 <S&~q  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> [;YBX] t  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> >I~z7 JS  
</appSettings> G$uOk?R#5c  
}px]   
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: kA=~ 8N  
private void InitMediaType() IF}c*uGj}  
{ {bqKb=nyZ  
cbbMediaType.Items.Clear(); x]cZm^  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) fO!O" D5  
{ UC/2&7 ?  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Ab<Ok\e5  
} [j U  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; N4|q2Jvj6  
} ,!u@:UBT  
166c\QO  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: #(g+jb0E  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) '?3z6%  
{ ptni'W3  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); QF/u^|f  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); (H%d]  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; CVG>[~}(9'  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, cGzYW~K  
factoryDllName).Unwrap(); v |2q2bz  
IMedia media = factory.CreateMedia(); T&"dBoUq>G  
media.Play(); `G0rF\[  
} @"Fp;Je\bN  
q}v04Yy,o  
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。 i)PV{3v$J  
设想一下,如果我们要增加某种媒体文件的播放功能,如AVI文件。那么,我们只需要在原来的业务程序集中创建AVI类,继承于VideoMedia类。另外在工厂业务中创建AVIFactory类,并实现IMediaFactory接口。假设这个新的工厂类型为MediaLiabrary.AVIFactory,则在配置文件中添加如下一行: B~g05`s  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 |$?Ux,(6  
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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