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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) _6->D[dB  
X=? \A{Y  
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。 | Pqs)Mb]  
一、传统过程化设计思想 ypNeTR$4  
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: L i+|%a  
public class MediaPlayer i "aQm  
{   @h\i<sh!^  
private void PlayMp3() 0R;`)V\^  
{ rS0#]Gg  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Hp@cBj_@P2  
} [6?x 6_M  
EcPvE=^c  
private void PlayWav() X*a7`aL  
{ $#_^uWN-M  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); iZ0.rcQj'o  
} 0 ke1KKy/d  
O]l-4X#8F  
public void Play(string audioType) uN0'n}c;1.  
{   Q'[~$~&`  
  switch (audioType.ToLower()) ?sxf_0*  
  { I#xhmsF  
    case ("mp3"): I.o3Old  
    PlayMp3(); &-x/c\jz  
    break; n.A*(@noe  
    case ("wav"): xOZvQ\%  
    PlayWav(); Q;@w\_ OR  
    break;       _he~Y2zFz  
  }   xEB 4oQ5  
} v%QC p  
} qz 29f  
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。 hDbZ62DDN  
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。 ]@qD4:  
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! [n +(  
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。 cGW L'r)P  
二、面向对象设计思想 {XW>3 "  
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! P.~sNd oJ  
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: { h;i x  
public class MP3 `KE(R8y  
{ (JiEV3GH  
public void Play() Si|8xq$E;  
{ 7A  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); AI .2os*  
} ve4 QS P  
} *T{KpiuP  
Ds\f?\Em  
public class WAV /sl#M  
{ TSsx^h8/  
public void Play() ^1ks`1  
{ 6,]2;'  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ?#__#  
} C |rl",&  
} w$Mb+b$  
$'lJ_ jL  
Public class MediaPlayer !Tu.A@  
{ l`];CALA4  
  switch (audioType.ToLower()) !p)cP"fa  
  { [ HjGdC  
    case ("mp3"): =IIE]<z  
        MP3 m = new MP3(); ,=P0rbtK  
    m.Play(); .|K\1qGW0  
    break; 2aQ}| `  
    case ("wav"): U7G|4(  
    WAV w = new WAV(); !" : arK  
w.Play(); 1xwq:vFC.  
    break;       _[ `"E'  
  } 98WJ"f_ #  
}   !v3wl0  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 wJF$<f7P  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) OL[_2m*;9p  
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。 q{.~=~  
public class AudioMedia 2K'}Vm+  
{ sQT,@'"  
public void Play() ,@2d4eg 4  
{ Vs[!WJ 7  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); POQ1K O  
} LZu_-I  
} 5TdI  
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)。 W&^2Fb  
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: F^');8~L  
public abstract class AudioMedia @yjui  
{ # /pZ#ny  
public abstract void Play(); II_MY#0X  
}  Ia)^  
KL*UU,qU  
public class MP3:AudioMedia k?=V?JWY  
{ Iyvl6  
public override void Play() j8p'B-yS  
{ ?r~](l   
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); k<S!|  
} Va'K~$d_  
} iAW oKW  
__||cQ  
public class WAV:AudioMedia BcoE&I?[m|  
{ <kor;exeJ  
public override void Play() ?|Mmz@  
{ Py,@or7n  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ?jzadCel  
} *'(dcy9  
} x9CI>l  
wwmODw<tT  
public class MediaPlayer DSHpM/7  
{   5 *>3(U  
  //根据需要完成任务的单向分派  ?hpk)Qu  
public void Play(AudioMedia media) WJL,L[XC  
{   r^6v o6^  
  media.Play(); +NEP*mk  
} &On0)G3Rc  
} ByZ.!~  
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)。 63- YWhs;  
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。 f:g<Bz=u)*  
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: Qs{Qg<}  
public abstract class VideoMedia _V|'iz9.  
{ E]Hl&t/}  
public abstract void Play(); Jq`fD~(7  
} HI eMV,.QN  
}Mo9r4}  
public class RM:VideoMedia %jM|*^\%  
{ c#;LH5KI  
public override void Play() "Hjw  
{ Vt4}!b(O  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ig/716r|  
} Gb \ 7W  
} |@-WC.  
@;,O V&XYn  
public class MPEG:VideoMedia jIc;jjAF  
{ @]#+`pZ4A  
public override void Play() ~K],hi^<P  
{ 9e :E% 2  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); C12 7he  
} l7J_s?!j  
} T[q-$8U  
2i(|?XJ^  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 qc'tK6=jp  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: v981nJ>w,  
a\m10Ih:  
public interface IMedia  2 5ZGuM  
{ <p0$Q!^dK=  
void Play(); 8h20*@wSN  
} ::T<de7  
6eK^T=  
public abstract class AudioMedia:IMedia JkxS1  
{ FvI`S>  
public abstract void Play(); L kq>>?T=  
} TcfBfscU  
Jp-ae0 Ewa  
public abstract class VideoMedia:IMedia X)f"`$  
{ kdYl>M  
public abstract void Play(); #1bgV  
} g&E_|}u4  
'/ &"  
这样再更改MediaPlayer类的代码: :M[E-j;  
public class MediaPlayer 0RSa{iS*A  
{   \]ODpi 2  
public void Play(IMedia media) #!D5DK@+  
{   }lb.3fqiA  
  media.Play(); -X}R(.}x  
} ,m b3H  
} t+(CAP|,  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 \!V6` @0KC  
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。  xBG1up<z  
  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。 "\=_- `  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) >aWJ+  
{ uATBt   
IMedia media = null; *-Yw0Y[E  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) .yP 3}Nl  
{ gwYd4  
  case ("mp3"): ^ KjqS\<  
    media = new MP3(); X*yl% V  
    break; z0W+4meoH  
        //其它类型略; $WPN.,7  
  case ("rm"): YWZF*,4  
    media = new RM(); V7@xr M  
    break;   +{w& ksk  
  //其它类型略; v1lj/A  
} P%lLKSA  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); &^7)yS+C  
player.Play(media); /&dt!.WY^  
} <C{5(=X{  
H5I#/j  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 zXCIn  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 tj&A@\/  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 nz',Zm},  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 sq^"bLw  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: *sG<w%%  
public interface IMediaFactory -/qrEKQ0U?  
{ FT enXJ/c  
IMedia CreateMedia(); o<'gM]$  
} ]/'] {*T1  
D_)vGvv3;.  
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: ZF/KV\Ag)  
public class MP3Factory:IMediaFactory .eAC!R  
{ I(CI')Q  
public IMedia CreateMedia() fytx({I .a  
{ e](=)h|  
  return new MP3(); D/Wuan?yPN  
} z,7^dlT  
} o%5bg(  
//其它工厂略; tVcs r  
mN*P 2 *  
public class RMFactory:IMediaFactory ZD{srEa/a  
{ w8i!Qi#y5D  
public IMedia CreateMedia() wm8x1+P  
{ "J1ar.li  
  return new RM(); }a1UOScO0  
} 1m)/_y~1 k  
} ^hgAgP{{  
//其它工厂略; Dn3~8  
@i h}x  
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。 !T~d5^l!  
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: 1W g8jr's  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) %ze1ZWO{  
{ ezvaAhd{  
IMediaFactory factory = null; |Q;o538  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) GXRjR\Ch  
{ <X |h *  
  //音频媒体 t_rDXhM  
  case ("mp3"): ]`XuE-Uh  
    factory = new MP3Factory(); 4Dia#1$:J  
    break; }BrE|'.j'  
  //视频媒体 ,')bO*N g  
case ("rm"): -!cAr <  
    factory = new RMFactory(); b9N4Gr  
    break;   #0D.37R+k  
  //其他类型略; |7$h@KF=S  
} TH!8G,(w  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); \G@6jn1G(  
player.Play(factory.CreateMedia()); SA1/U  
} G~L?q~b  
0d ->$gb  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 sriz b  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: JY+[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ? ^CGJ1  
{ 72zuI4&  
IMediaFactory factory = null; A%1=6  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 2&fwr>!$  
{     !y`e,(E  
  case ("mp3"): ["<(\v9P)  
    factory = new MP3Factory(); jTr 4A-"  
    break; ;NeP&)Td  
    //其他类型略; =.hDf<U  
  case ("rm"): A*~1Uz\t  
    factory = new RMFactory(); g4~qc I=a  
    break;   I)6Sbt JV^  
  //其他类型略; #L0I+ K,K\  
} K, 5ax@  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 7y Te]O  
media.Play(); Xh"iP%  
} n;-r W;ZO  
_%vqBr*  
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。 +[ /r^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。 NCFV  
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。 >}{-!  
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: Td1ba^J  
*v ^"4  
<appSettings> Sp,Q,Q4  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> %i>e  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> |S:!+[  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> xPup?oP >  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> !<zzP LC  
</appSettings> '5/}MMT  
 MK"  
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: Zw][c7%  
private void InitMediaType() x,gE$dNzy  
{ u^zitW!X$  
cbbMediaType.Items.Clear(); 4E\ntufo  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) V55J[s*6!  
{ KR(} A"  
    cbbMediaType.Item.Add(key); !muYn-4M  
} >Ryss@o  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; v-fi9$#^  
} o`mIi  
hO.G'q$V  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: qd~98FS  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) SM+fG:4d  
{ 0"psKf'  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); @1?]$?u&  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); [Cqqjv;_  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; uQ]]]Z(H'  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 4)+IO;  
factoryDllName).Unwrap(); %Rep6=K*$  
IMedia media = factory.CreateMedia(); p <=%  
media.Play(); !NLvo_[Y  
} DsJn#>?Kh  
zk'K.! `^  
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。 J.mewD!%z  
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: ioNa~F&  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 pJIE@Q|hi  
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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