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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) ziuhS4k  
ojO<sT:by  
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。 r4}:t$  
一、传统过程化设计思想 ;{]%ceetcu  
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: P ;>8S:8  
public class MediaPlayer V Iof4?i  
{   C\7qAR\  
private void PlayMp3() cdL$T6y  
{ EP#3+B sH  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); OQ<|Xd I$  
} $CaF"5}?Ke  
6MfjB@  
private void PlayWav() ;4nz'9+  
{  EthnI7Y  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); clz6; P  
} NQq$0<7.=W  
GXC:~$N  
public void Play(string audioType) pCSR^ua>  
{   7Rr(YoWa  
  switch (audioType.ToLower()) C& 0iWY\a  
  { /nEh,<Y)  
    case ("mp3"): #vJDb |z  
    PlayMp3(); &Y"u*)bm  
    break; XW6>;:4k  
    case ("wav"): PTe8,cD>  
    PlayWav(); &?(r# T  
    break;       YPAMf&jEF  
  }   H"4^  
} `.+_}.m  
} d$<HMs:o@  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 #RoGyrLo  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 rlYAy5&  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! Q4 Mp[  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 C=}YKsi|R|  
二、面向对象设计思想 :)+|q  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ^9eJ)12pK  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: CuPZ0  
public class MP3 9;u$a^R.  
{ )*N]Q  
public void Play() oB8u[ !  
{ MyAS'Ki  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); sW 7R&t!G  
} ]Y;E In  
} 79<{cexP  
L.bR\fE   
public class WAV oDul ?%  
{ Klh7&HzR  
public void Play() m4(:H(Za  
{ '7Dg+a^x7  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); P?*$Wf,~n  
} )'(7E$d  
} +_uT1PsBY  
djV^A  
Public class MediaPlayer +\G/j]3f  
{ uW!',"0ER  
  switch (audioType.ToLower()) P: &XtpP  
  { xqv4gN6  
    case ("mp3"): W:8_S%~d  
        MP3 m = new MP3(); W0eb9g`s  
    m.Play(); ~}|)@,N'bm  
    break; $6 \v1  
    case ("wav"): %qRbl4  
    WAV w = new WAV(); Sf[ZGY)  
w.Play(); ,EW-21  
    break;       HjKj.fV  
  } zC6,m6Dv  
}   MIasCH>r  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 {ScilT  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) tG(?PmQ  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 z c N1i^   
public class AudioMedia EY;C5P4  
{ yWsV !Ub  
public void Play() 1Qui.],c  
{ PiXegh WH  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); kL,bM.;  
} |XOD~Plo^  
} cP63q|[[  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 j?4k{?x  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: W!4(EdT*Cq  
public abstract class AudioMedia ; k{w@L.@  
{ .r+u pY  
public abstract void Play(); !'(bwbd  
} a5C%OI<  
J3cbDE%^m  
public class MP3:AudioMedia P4"_qxAW  
{ to9 u%d8  
public override void Play() k$?zh$  
{ ?UnOi1"v9  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); %,$/wh)<V  
} ^il'Q_-{  
} ]&w>p#_C  
sL]KBux  
public class WAV:AudioMedia '`=z52  
{ ,TaaXI  
public override void Play() -qz;  
{ -m)N~>{qS  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); AB40WCu]*  
} {\ vj":  
} ^yg`U(  
i>i@r ;:|  
public class MediaPlayer azKbGS/X  
{   {0F\Y+  
  //根据需要完成任务的单向分派 :VC#\/f  
public void Play(AudioMedia media) poj@ G{  
{   &yN@(P)  
  media.Play(); VnW]-P*:  
} % \Nfj) 9  
} 2,?4'0Z@R  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 v+A$CGH96  
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。 V|xK vH  
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: Q-fi(UP  
public abstract class VideoMedia 8nw_Jatk1  
{ .t|vwx  
public abstract void Play(); !Vl>?U?AN  
} 5xL%HX[S  
5CH9m[S  
public class RM:VideoMedia #jn6DL@[{  
{ Lw<?e;  
public override void Play() w?]k$  
{ 4.2qt  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); `J \1t K{  
} Dz;^'   
} K*jV=lG  
7sZVN  
public class MPEG:VideoMedia F`goYwA%  
{ ,\ zp&P"p  
public override void Play() P3C|DO4  
{ Rf2$k/lZ  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); V~M>K-AL  
} {^ 1s  
} JnE\E(ez  
.q#2 op  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 hGyi@0  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: OnFx8r:q@%  
R}7>*&S:  
public interface IMedia 289teU  
{ VE1 B"s</  
void Play(); {t`UV,  
} jrT5Rw_}q  
F }l_=  
public abstract class AudioMedia:IMedia \hv1"WaJ  
{ ,9Y{x  
public abstract void Play(); +ew2+2  
} S*~v9+  
G m40u/  
public abstract class VideoMedia:IMedia l@7X gsey  
{ SFAh(+t  
public abstract void Play(); @bU(z$eB  
} [Dd?c,5AD  
95jJ"4a+  
这样再更改MediaPlayer类的代码: kuq3QW<  
public class MediaPlayer o!EPF-:  
{   qV0C2jZ2  
public void Play(IMedia media) 1"{3v@yi  
{   e.9oB<Etp  
  media.Play(); m@  b~  
} EdxTaR  
} zS*GYE(l^  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 (wLzkV/6  
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。 N 4Yvt&  
  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。 ];bB7+  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) cU7 c}?J<  
{ )>08{7  
IMedia media = null; sXxF5&AF0  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) OO5k _J  
{ @*jd.a`  
  case ("mp3"): 7RNf)nz  
    media = new MP3(); i9fK`:)  
    break; %toxZ}OP  
        //其它类型略; v&oE!s#  
  case ("rm"): ?'uxYeX6  
    media = new RM(); tAH,3Sz( /  
    break;   N6H/J_:  
  //其它类型略; NFTEp0eP  
} :9!? ${4R  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ]p>6r*/nw  
player.Play(media); 6'd=% V  
} R4=n">>Q  
i_T8Bfd:  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 "2:]9j  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 VKRj 1LXz  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 kK+ <n8R2  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 /]4[b!OTJ  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: aW$( lf2;  
public interface IMediaFactory /pzEL  
{ Gr6XqO_  
IMedia CreateMedia(); E ?(+v  
} KA1Z{7UK%  
=\H.C@r  
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: :FOMRrf7.  
public class MP3Factory:IMediaFactory H@%Y!z@\  
{ * bx%hX  
public IMedia CreateMedia() .lm^+1}r  
{ lgp-/O"T  
  return new MP3(); biFy*+|  
} F<y$Q0Z}  
} j2NnDz'  
//其它工厂略; o =)hUr  
I8 Ai_^P  
public class RMFactory:IMediaFactory mf]1mG})  
{ 513{oM:  
public IMedia CreateMedia() |KFRC)g  
{ >en,MT|  
  return new RM(); fnV^&`BB  
} xe5|pBT  
} !X721lNP  
//其它工厂略; .z7%74p  
Kj;gxYD>6  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 Xi3:Ok6FZ  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: Ht#5;c2/  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) En%PIkxeR  
{ ]h8[b9$<")  
IMediaFactory factory = null; @Q~Oc_z  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) b}63?.M{  
{ xJ H]>#XJ  
  //音频媒体 ><9E^ k0.  
  case ("mp3"): Et{4*+A  
    factory = new MP3Factory(); D hy  
    break; 3gZ|^h6 +  
  //视频媒体 |4NH}XVYJ>  
case ("rm"): d7Lna^  
    factory = new RMFactory(); F.ml]k&(m  
    break;   n]G!@-z  
  //其他类型略; =w='qjh  
} L/,#:J  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Kc~h  
player.Play(factory.CreateMedia()); a& b75.-  
} z$OKn#%T  
9fR`un)f}  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 >-fOkOWXy  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: !_<zK:`-L  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Z^w11}  
{ W ]cJP  
IMediaFactory factory = null; lrg3n[y-l  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ?.66B9Lld  
{     p%A s6.  
  case ("mp3"): Zhb) n  
    factory = new MP3Factory(); F8{"Rk}  
    break; :[f2iZ"  
    //其他类型略; wRu+:<o^.  
  case ("rm"): R5=2EwrGP  
    factory = new RMFactory(); A?I/[zkc  
    break;   ,YzrqVY  
  //其他类型略; )`5k fj  
} YSi[s*.G  
IMedia media = factory.CreateMedia(); _(=[d  
media.Play(); w_o|k&~,  
} M_@%*y\o  
--*Jv"/0  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 t,|`#6Ft  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 _kR);\V.8  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 yxq+<A4,a  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: .9X,)^D  
&c<0g`x  
<appSettings> <:=}1t.Z  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> B;f\H,/59  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> U_!Wg|  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> QRb iO  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> PYWp2V/  
</appSettings> X1Vx 6+[  
\%Wu`SlDp9  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: 5&V0(LT]C  
private void InitMediaType() R7YL I1ov  
{ (3kz(6S  
cbbMediaType.Items.Clear(); 3(D!]ku~m  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) KG:CVIW Y  
{ rXR=fj= 2  
    cbbMediaType.Item.Add(key); WN8XiV  
} ,m<t/@^]  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; yhF{ cK =  
} yu8xTh$:  
k@QU<cvI  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: V 2-fJ!  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) _?]E)i'RI  
{ w7d(|`  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); CMk0(sztU_  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Y"J' 'K  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; q)S70M_1  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, p'PHBb8I  
factoryDllName).Unwrap(); 1&\ A#  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Fy(-.S1  
media.Play(); i U3GUsPy  
} y U"pU>fV@  
AC*> f&  
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。 I9JiH,+  
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: o/ Z  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ?"oW1a\  
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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