面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) =1\mLI}@
Ro=dgQ0:t
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。 v oO7W"
一、传统过程化设计思想 R`M@;9I.@
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: HLPY%VeD
public class MediaPlayer K^IB1U$
{ nF]zd%h
private void PlayMp3() a,h]DkD
{ +zK?1llt
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); EY0,Q {
} K/_"ybR7
/vpwpVHIpG
private void PlayWav() vj|#M/3>
{ qL5~Wr m-W
MessageBox.Show("Play the wav file."); 3`;1;T2$B
} (9b%'@A@m
T^q^JOC4
public void Play(string audioType) Y]!&, e,
{ +Jm[IN
switch (audioType.ToLower()) pTT00`R
{ N~P1^x~
case ("mp3"): :q~5Xw/
PlayMp3(); VAA="yN
break; <fHN^O0TS
case ("wav"): LtPaTe
PlayWav(); Hc-up.?v'v
break; q2/kegAT
} lYmxd8
} c]"w0a-`^@
} j /@<=
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 tJ
.Ln
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 Z29LtKr
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! ! F<::fN
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 7g:Lj,Z4L
二、面向对象设计思想 -@@
O<M^
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! 53>(2 _/[r
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: <d O~;
public class MP3 LI<Emez
{ G8'
public void Play() ab`9MJc;
{ 5!aI~(3<
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ~[=d{M!$W
} D=K{(0{"/,
} G
@EEh.s9
v`S ;.iD
public class WAV O*lE0~rJ
{ IC1nR
u2I
public void Play() DXQ]b)y+N
{ c}s#!|E0v
MessageBox.Show("Play the wav file."); NKTy!zWh
} lMcO2006L
} @bChJl4
v +o6ZNX
Public class MediaPlayer '}:(y$9.`
{ q=*bcDu
switch (audioType.ToLower()) pfw`<*e'
{ /1_O5'5+v
case ("mp3"): wPq9`9 #
MP3 m = new MP3(); .hUlI3z9
m.Play(); ,3!TyQ\m'
break; 3!%-O:!
case ("wav"): Nw(hN+_u
WAV w = new WAV(); Qg0%rbE
w.Play(); (" +clb`
break; {,1>(
} 8|Ob7+
} <[w5M?n8
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。 hj{)6dBX%
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) bYqv)_8
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。 \.>7w 1p
public class AudioMedia zF|c3ap
{ CHq5KB98+
public void Play() Uy*d@vU9c
{ A8-a}0Gh
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); mg" _3].j
} p'6XF{
} Zrj#4E1
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)。 0|C !n+OK
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: fs-LaV
0
public abstract class AudioMedia tx)$4 v
{ ya[f?0b0
public abstract void Play(); *.KVrS<B1
} eI-SWwmv/u
#f%fY%5q
public class MP3:AudioMedia FA := )
{ 947;6a%$
public override void Play() vif)g6,
{ Bsha)<
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); @/:7G.
} /t! 5||G
} /^v!B`A@
unKl5A[h
public class WAV:AudioMedia !\'H{,G
{ U| ?68B3
public override void Play() mU"Am0Bdjq
{ Y[_|sIy*
MessageBox.Show("Play the wav file."); 'X6Z:dZY
} g4YlG"O[~
} !aKu9SR^e
2-jXj9kp`
public class MediaPlayer G!wb|-4<$
{ 6b$C/
//根据需要完成任务的单向分派 `)4v Q+A>
public void Play(AudioMedia media) wm Ie x
{ nkTdn
media.Play(); gsUF\4A(J
} !YI<A\P
} .lM]>y)
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 Zu~w:uNmU
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 u&[L!w
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: 9
W|'~r
public abstract class VideoMedia FP}I+Ys
{ o|q5eUh=EY
public abstract void Play(); @vXXf/
} ew~?&=
U@CAQ?
public class RM:VideoMedia ob'"
^LO\
{ nK)1.KVN
public override void Play() *|y$z+g/
{ sINf/mv+
MessageBox.Show("Play the rm file."); LI&E.(:
} 3 S*KjY'@
} pKGhNIj$
O[{/P:a
public class MPEG:VideoMedia &/-MUKN
{ nC!]@lA
public override void Play() KLj=M;$:K
{ jSH.e?
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); nRu %0Op
} ~WORC\kCW
} AzSu_
IG{Me
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 >d &0a:
不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: "'@D\e}
7Z~JuTIZ
public interface IMedia *9xxX,QT8Q
{ <2L,+
void Play(); Bg[yn<)
]
} b/Ma,}
eThFRU3 F
public abstract class AudioMedia:IMedia ,4`Vl<6
{ BfCnyL%
public abstract void Play(); _ `O",Ff
} 4b((,u$
@"A
5yD5
public abstract class VideoMedia:IMedia WT")tjVKA
{ _|cSXZ|
public abstract void Play(); TQ:5@1aT
} %3"3V1
F$jy~W_
这样再更改MediaPlayer类的代码: 'q_ Z
dw%
public class MediaPlayer 0Zp5y@V8
{ US3)+6
public void Play(IMedia media) 9I2&Vx=DSt
{ .-![ ra
media.Play(); ],[<^=|
} SZLugyZ2Y
} m@+QC$6S
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 qV idtSb
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。 &JKQH
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。 doe3V-if
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ` OgT"FdL!
{
<#57q%
IMedia media = null; X%znNx
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 4lpcJ+:o
{ iY?#R&
case ("mp3"): A+foc5B
media = new MP3(); +boL?Ix+
break; nxBP@Td
//其它类型略; [tJn!cMs
case ("rm"): tU2#Z=a
media = new RM(); r|*_KQq
break; 9`
UbsxFl
//其它类型略; @t1pB]O:
} q5hE S
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); mSYm18
player.Play(media); >5Lp;
} `q*p-Ju'
B8"c+<b
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 @#hvQ6u
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。 e f&8L
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。 z^.dYb7<
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。 hcRe,}wJ
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: jP_s(PQ
public interface IMediaFactory ~_"V7
{ 8 @(?E[&O>
IMedia CreateMedia(); @_$$'XA7
} IHi[3xf<
@Lf&[_
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: >`a^E1)
public class MP3Factory:IMediaFactory Vp~ cN
{ 6|
o S 5
public IMedia CreateMedia() v<g~EjzCf
{ febn?|@
return new MP3(); 7RBEEE`)
} (3D&