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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(<~1{ X%  
#/B~G.+(  
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。 sw qky5_K  
一、传统过程化设计思想 |q!2i  
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: QkCoW[sn  
public class MediaPlayer 9tc@   
{   7AtXG^lK  
private void PlayMp3() eFXi )tl  
{ H:{(CY?t  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); K}5 $;W#  
} c9g\7L,Z  
TNyY60E  
private void PlayWav() {z[HNSyRs  
{ ,f /IG.  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); l~6SR  
} sei!9+bZr  
zk 'e6  
public void Play(string audioType) JmJ,~_  
{   "w|k\1D  
  switch (audioType.ToLower()) Jn:GA@[I  
  { MTITIecw=  
    case ("mp3"): Ff#N|L'9_  
    PlayMp3(); D16;6K'{  
    break; aXK%m  
    case ("wav"): Y'a(J7  
    PlayWav(); 1'U%7#;E  
    break;       _8b>r1$  
  }   IO&#)Ft  
} +$mskj0s  
} `SS~=~WY  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 7E6?)bgh  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 x]J-q5  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! e/% ;  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 kFa?q} 47  
二、面向对象设计思想 eg~^wi  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! VU'l~%ql  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 0!'M#'m  
public class MP3 {FmFu$z+[  
{ +U/"F|M  
public void Play() t{R5 EU  
{ DO&+=o`"  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); h_&4p= SQ  
} 6kt]`H`cfJ  
} i1qS ns  
Hva2j<h  
public class WAV y$IaXr5L  
{  6R;)  
public void Play() M!N` Orz  
{ j|VXC(6 P,  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); !uWxRpT,7  
} >j50 ;</  
} koOyZ>  
p`>AnfG  
Public class MediaPlayer uu}a:qrY  
{ 2?GXkPF2;A  
  switch (audioType.ToLower()) 2B HKS-J*  
  { `[WyH O|8  
    case ("mp3"): "_ LkZBW.  
        MP3 m = new MP3(); ;"1/#CY773  
    m.Play(); g-."sniP$g  
    break; MWM +hk1fs  
    case ("wav"): {bN Y  
    WAV w = new WAV(); H}vn$$ O  
w.Play(); XjX 2[*l  
    break;       8)N0S% B  
  } cX2$kIs;  
}   !q!"UMiG  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ucw`;<d8  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) GF&_~48GD  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 sNL+F  
public class AudioMedia &a.']!$^"  
{ neF8V"-u&  
public void Play() aZ$/<|y~:_  
{ +|6`E3j%  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); TZe+<~4*i%  
} JlUb0{8PE  
} $Jcq7E~  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 N8VVGPa  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: k=e`*LB\  
public abstract class AudioMedia 8+ov(B;(  
{ CA/ -Gb  
public abstract void Play(); IAYACmlN&  
} Wj&nUp{  
E$ {J  
public class MP3:AudioMedia `g--QR  
{ 0Q7MM6  
public override void Play() *#zS^b n  
{ 7#ofNH J  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); syR N4  
} J smB^  
} 19p8B&  
6AAswz'$P  
public class WAV:AudioMedia j1A|D   
{ }-74 f  
public override void Play() 6|5H=*)DH  
{ E~qQai=]  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); .%IslLZ  
} W!91tzs:  
} ?_%u)S*g  
=G4u#t)  
public class MediaPlayer 0\Y1}C  
{   6Cv.5V hx  
  //根据需要完成任务的单向分派 2e59Ez%k6  
public void Play(AudioMedia media) IXWQ)  
{   ,:UX<6l R  
  media.Play(); ]ENK8bW  
} dw9T f^V  
} *C7F2o  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 CW p#^1F  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 6]n/+[ ks  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: \J3/keL  
public abstract class VideoMedia 6e.[,-eU  
{ f@d9Hqr+l;  
public abstract void Play(); 2"X~ju  
} Om9jtWk  
{[W(a<%bXm  
public class RM:VideoMedia 8EI:(NE*J  
{ ~KPv7WfG  
public override void Play() .T8K-<R  
{ (`c G  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); y' [LNp V  
} <cj{Qk  
} 0` 5e  
pO]8 dE0  
public class MPEG:VideoMedia RB$ z]/=  
{ p$XKlg&  
public override void Play() ?\y%]1  
{ g) 1X&>  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); h/m6)m.D  
} `q_<Im%I  
} tTuX\;G  
.<YcSG  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 pj8azFZ  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: :H87x?e[  
v ;A  
public interface IMedia cZ(XY}  
{ E0|aI4S4  
void Play(); Il642#Gh  
} D'&L wU,o  
~DD/\V  
public abstract class AudioMedia:IMedia OwEz( pj@  
{ tEUmED0FY  
public abstract void Play(); :8ZxOwwv  
} cQR1v-Xt  
6IX!9I\sT  
public abstract class VideoMedia:IMedia uu:)jxi  
{ |bk*Lgkzw  
public abstract void Play(); 0v_8YsZ!`$  
} u%pief  
EI;\of2,  
这样再更改MediaPlayer类的代码: }:%pOL n  
public class MediaPlayer ZeeuH"A  
{   )>fi={!=c  
public void Play(IMedia media) No7Q,p  
{   #RF=a7&F  
  media.Play(); ueR42J%s  
} x3Ud0[(  
} P5>CSWy%  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ,:`6x[ +  
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。 L9T u>4  
  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。 }]I?vyQ#V  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) &f*dFUM]I  
{ !A!\S/x4  
IMedia media = null; 4i,SiFKB  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) zqh{=&Tjx  
{ f[I c hCwX  
  case ("mp3"): }kj6hnQ  
    media = new MP3(); GcnY= %L?  
    break; "b 0cj  
        //其它类型略; =@2V#X]M*  
  case ("rm"): uNbA>*c4M  
    media = new RM(); A-5 +#  
    break;    qR qy  
  //其它类型略; S F>D:$a  
} Ct)MvZ  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); CWp1)% 0=  
player.Play(media); >K :"[?  
} %K"%Qm=Tl  
yf)`jPM1<  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 ` a>vPW  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 >Mw &Tw}o  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 }&DB5M  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 bZ.N7X PH  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: 6>:~?gs  
public interface IMediaFactory d|]O<]CG_  
{ J\3} il N  
IMedia CreateMedia(); f_ztnRw  
} N-`;\  
v9U(sEDq  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: JtpY][}"~3  
public class MP3Factory:IMediaFactory wy {>gvqK  
{ oDP((I2-  
public IMedia CreateMedia() m > (h_j  
{ ^,lZ58 2  
  return new MP3(); xn@0pL3B~  
} 61W/BU7O  
} 1G%PXrEj8  
//其它工厂略; b$O_L4CP  
cmhN(==  
public class RMFactory:IMediaFactory kLt9; <L  
{ `uh@iD'KI  
public IMedia CreateMedia() k0_$M{@Y  
{ _1<'"u#6w  
  return new RM(); 3g [j%`k  
} u\R`IZ&O  
} s;2/Nc   
//其它工厂略; x$GsDV  
l(#ke  
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。 {R-82%X  
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: =HY1l}\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) & 8' (  
{ !I5~))E  
IMediaFactory factory = null; Y^2Qxo3"3  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) u'i%~(:$\)  
{ /J.\p/%\  
  //音频媒体 =6L*!JP<  
  case ("mp3"): b"M`@';+  
    factory = new MP3Factory(); #M?F^u[  
    break; /.)[9bQ<  
  //视频媒体 cZr G:\A  
case ("rm"): QW~5+c9JJ  
    factory = new RMFactory(); n2d8;B#  
    break;   58&{5YpS  
  //其他类型略; :%#r.p"6x  
} ^'&iYV  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); a1G9wC:e  
player.Play(factory.CreateMedia()); N xb\[  
} DVl[t8K!  
Kr/h`RM  
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。 8jggc#.  
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: .vN%UNu  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) C NfJ:e2  
{ hB?,7-  
IMediaFactory factory = null; kz0I2!bt  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) eb!s'@  
{     4r1<,{gCS  
  case ("mp3"): G; C8Kde  
    factory = new MP3Factory(); v._Egk0  
    break; Yz=h"Zr  
    //其他类型略; & =73D1A  
  case ("rm"): 3cOY0Z#T  
    factory = new RMFactory(); '7Mep ]  
    break;   [J)/Et  
  //其他类型略; eQU-&-wt0  
} eC6>yD6D  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ;Y'8:ncDn  
media.Play(); uw Kh  
} C}b|2y  
M +Jcg b]  
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。 *Qe{CE  
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。 rm nfyn  
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。 w< hw>e^.  
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: Qv%"iSe~J  
E-\<,=bh  
<appSettings> 5;5DEMe  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> +%'S>g0W=  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> pb(YA/  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> K{}U[@_tS  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 1jJ>(S  
</appSettings> S`Jo^!VJ4  
8X@p?43  
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: H+`s#'(i_P  
private void InitMediaType() Z.b}   
{ Ny@CP}  
cbbMediaType.Items.Clear(); Zz<k^  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) hlpi-oW`  
{ +0016UgS#  
    cbbMediaType.Item.Add(key); El;\#la  
} IcM99'P(  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; I+,~pmn:  
} OSk+l  
=l_B58wrx  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: .Vm!Ng )j  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) .5ap9li]  
{ M^c`j#NQ  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); u%J04vG"D  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); jP?YV  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 2sj[hI  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, nyyKA_#:5  
factoryDllName).Unwrap(); $TON`+lB  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 3zfiegY@wm  
media.Play(); B&KIM{j\  
} KF#qz2S  
\q!TI x  
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。 !q/Q2N(  
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: gm:Y@6W  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 U CFw+  
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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