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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) lHcA j{6  
7vw;Egd@@-  
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。 ]{<saAmJC  
一、传统过程化设计思想 TopHE  
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: w"1 x=+  
public class MediaPlayer 7aV$YuL)X~  
{   $_wo6/J5+D  
private void PlayMp3() {aoM JJq  
{ -U7,k\g  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); k; ;viT  
} fSbS(a  
'(tj[&aL  
private void PlayWav() @`6}`k  
{ .wP/ai>}  
  MessageBox.Show("Play the wav file.");  e#1.T  
} alV dQfu  
3EI]bmi~  
public void Play(string audioType) S.1( 3j*  
{   7H4L-J3  
  switch (audioType.ToLower()) P:qz2Hw  
  { g@Ld"5$^2  
    case ("mp3"): d @m\f  
    PlayMp3(); bf1)M>g,O  
    break; a#$N%=j  
    case ("wav"): qIz}$%!A  
    PlayWav(); mf$Sa58  
    break;       S#mK Pi+3  
  }   f\ 'T_  
} C!5I?z&  
} &~'S)Nun  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 [z2eCH  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 S!`:E  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! VNO'="U  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 \X5 3|Y;=  
二、面向对象设计思想 VtWT{y5Ec  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! _W}(!TKO  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: ^zg acn  
public class MP3 TU%bOAKF\  
{ "T7>)fbu  
public void Play() zSKKr?{  
{ sDX/zF6t  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); =HS4I.@c_5  
} "b`7[;a  
} Y[@0qc3UO  
&atyDFJ'  
public class WAV Q(e{~ ]*  
{ O5M2`6|As  
public void Play() D#ZPq,f  
{ J+|/-{g  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); YQYX,b  
} %A) 538F  
} "W5rx8a  
#3+~.,X9  
Public class MediaPlayer l#$TYJi  
{ NV6G.x  
  switch (audioType.ToLower()) _4v"")Xe  
  { gHZqA_*T8U  
    case ("mp3"): O:IQ!mzV5  
        MP3 m = new MP3(); o<rsAe  
    m.Play(); nE$ f  
    break; j;+["mi  
    case ("wav"): ?!y"OrHg  
    WAV w = new WAV(); j`9Qzi1  
w.Play(); U <rI!!#9  
    break;       5{X*a  
  } IJ_ m  
}   A? r^V2+j  
  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。 X$^JAZ09  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 6OtVaT=}<O  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 :BD>yOlG  
public class AudioMedia /tZ0 |B(  
{ -?z\5 z  
public void Play() ]Jn2Ra"j  
{ JD*8@N  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 3ev -Iqz  
} Kp&3=e;vn{  
} E30Z`$cz:  
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)。 iD714+N(  
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: p/&HUQQk  
public abstract class AudioMedia QD4:W"i  
{ X}W)3v  
public abstract void Play(); ^1 ;BiQ  
} P,ydt  
i/*,N&^  
public class MP3:AudioMedia )i-gs4[(QN  
{ Mq'IkSt'  
public override void Play() G "brT5:  
{ >f@ G>H)+  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); y\,f6=%k  
} `ET& VV  
} oM-[B h]A  
OaaH$B  
public class WAV:AudioMedia D5L{T+}Oi%  
{ i*CnoQH  
public override void Play() )4m_A p\  
{ d.AC%&W  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); WFDCPQ@  
} 7&|6KN}c  
} <u0,Fp  
4K7{f+T  
public class MediaPlayer cz(G]{N  
{   2Wl{Br.  
  //根据需要完成任务的单向分派 wE6A 7\k%  
public void Play(AudioMedia media) 328L)BmW  
{   V|: qow:F  
  media.Play(); }#/l N  
} hKN6y%  
} F#|Z# Mu  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 RRzP* A%=  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 fGarUV  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: %b?uW] j:  
public abstract class VideoMedia ="(>>C1-  
{ MGaiTN^_<  
public abstract void Play(); + zp0" ,2B  
} .iT4-  
&S-er{]]  
public class RM:VideoMedia "dtlME{Bx  
{ %/pc=i|+  
public override void Play() &*gbK6JB  
{ y-a|Lu*  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); E1(1E?}!  
} vRr9%zx  
} V3uXan_  
&<0ZUI |S3  
public class MPEG:VideoMedia T 6HU*(  
{ WcEt%mGQ,  
public override void Play() wOg,SMiq  
{ %{'4. ,  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); g>n0z5&TNF  
} A[JM4x   
} iLtc HpN  
GFL-.? 0  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 %l|\of7P2}  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: |';7v)CIG  
|^Kjz{  
public interface IMedia 7I >J$"  
{ @i1q]0  
void Play(); gtYRV*^q  
} "8/dD]=f^a  
!y*oF{RZ  
public abstract class AudioMedia:IMedia U^?= 0+  
{ .NnGVxc5*  
public abstract void Play(); 1;&T^Gdj  
} tX?J@+  
e U;jP]FA  
public abstract class VideoMedia:IMedia XwPx9+b6j  
{  hY=I5[*  
public abstract void Play(); n9] ~  
} P%)b+H{$h  
Le@? /  
这样再更改MediaPlayer类的代码: sfI N)jh  
public class MediaPlayer . \F7tc8?  
{   '9q6aM/&  
public void Play(IMedia media) [cpNiw4e  
{   } 0{B  
  media.Play(); ~gddcTp  
} k ,fTW^?  
} i!,HB|wQ  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ],&\%jd<  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 ])N%^Qe$U  
  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。 % wL,v.}  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) . #U}q 7X  
{ KyLp?!|>  
IMedia media = null; MZ~.(&  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ny1 \4C  
{ SdI1}&  
  case ("mp3"): 'C~9]Y].  
    media = new MP3(); j)L1H* S%  
    break; X4Xf2aXI  
        //其它类型略; j-32S!  
  case ("rm"): 6?o>{e7n^  
    media = new RM(); @a(oB.i  
    break;   asz?p\k:bC  
  //其它类型略; p;`N\.ld  
} RIjM(P  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); D]u=PqHk2  
player.Play(media); /aOlYqM(>  
} C +@ i  
H\+-cvl  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 * nCx[  
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。 9L  HuS  
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。 eP= j.$  
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。 tcOnM w  
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: v}P!HczmMP  
public interface IMediaFactory E}$V2ha0zu  
{ Z,aGtJ.a'9  
IMedia CreateMedia(); %U?)?iZdL  
} oMc1:=EG  
40.AM1Z0f  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: hdg<bZk:  
public class MP3Factory:IMediaFactory v[L[A3`"/  
{ P) 1 EA;  
public IMedia CreateMedia()  ?Ib}  
{ b:Dg}  
  return new MP3(); (\& 62B1  
} SRWg[H  
} -*3(a E  
//其它工厂略; \EI#az=I  
"L@g3g?|`  
public class RMFactory:IMediaFactory =4>@8=JA  
{ bQ.nFa']  
public IMedia CreateMedia() qZbHMTnT6  
{ e5OVq ,  
  return new RM(); *"T+G*~  
} {US>)I  
} !*bdG(pK  
//其它工厂略; j_c+.iET  
`M]BhW)  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 PL@7 KD Q  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: UABbcNW  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) q+%!<]7X  
{ UkfA}b^@v  
IMediaFactory factory = null; b1)\Zi  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) v, 0<9!'v  
{ 7d9Z/J@>  
  //音频媒体 (hsZ  
  case ("mp3"): ]]y[t|6  
    factory = new MP3Factory(); PbN3;c3  
    break; !NA`g7'  
  //视频媒体 6t$N78U  
case ("rm"): uO"8aD`W  
    factory = new RMFactory(); e~ BJvZ}Q  
    break;    mn`5pha  
  //其他类型略; y5%5O xB  
} G?ZC 9w]rA  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); mATH*[Y  
player.Play(factory.CreateMedia()); 5rN7':(H!%  
} Gh+f1)\FA"  
r?$ &Z^  
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。 acae=c|X  
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: }.t^D|  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ^O \q3HA_4  
{ :D4];d>1  
IMediaFactory factory = null; 8]]@S"ZM,\  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 5Pqt_ZWy  
{     O! (85rp/  
  case ("mp3"): JZw^ W{  
    factory = new MP3Factory(); DaCblX  
    break; [yF^IlSs  
    //其他类型略; :`5;nl63  
  case ("rm"): |0]YA  
    factory = new RMFactory(); dk:xnX%  
    break;   %mL5+d-oP  
  //其他类型略; ;-Ado8  
} `u=oeM :  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 5"uNj<.V  
media.Play(); y($EK(cb  
} 3P`WPph  
f}blB?e  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 wt\m+!u`  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 tNB%eb{  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 X2{`l8%Ek  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: mF~ys{"t  
D}Au6  
<appSettings> QH:>jmC{1h  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> cqjl5UB  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 6kR -rA  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Rv,Mu3\~#c  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> iLQSa7  
</appSettings> )*W=GY*  
RUqO!s~#rY  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: !G[f[u4Zg  
private void InitMediaType() *?p ^6vO  
{ Cy6%S).c  
cbbMediaType.Items.Clear(); Lz?*B$h  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) bw0 20@O*  
{ Z,SY N?@  
    cbbMediaType.Item.Add(key); (H2ylMpQt  
} bl`D+/V   
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; i)[kubM  
} 6N?#b66  
1y~L8!: L  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: zF?31\GOX  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) gY%OhYtF2  
{ @o60 c  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ?0uOR *y'  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ot0U-G(  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ovbEmb  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 9p4%8WhJ  
factoryDllName).Unwrap(); X0!Bs-WFp  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Enu!u~1]F  
media.Play(); 'H!V54 \j  
} v` $%G  
W oWBs)E  
这样可以很好地体现了软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。 HmW=t}!  
设想一下,如果我们要增加某种媒体文件的播放功能,如AVI文件。那么,我们只需要在原来的业务程序集中创建AVI类,继承于VideoMedia类。另外在工厂业务中创建AVIFactory类,并实现IMediaFactory接口。假设这个新的工厂类型为MediaLiabrary.AVIFactory,则在配置文件中添加如下一行: <c(&T<$  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 _TrZ'iL}T  
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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