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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) aO |@w"p8  
ecl6>PS$'  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 z I9jxwXU  
一、传统过程化设计思想 )ty>{t  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: c9H6\&  
public class MediaPlayer ^`xS| Sq1D  
{   ,>(X}Q  
private void PlayMp3() r4FSQ$[9w  
{ -[>J"l  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); \s8h.xjU  
}  3k6Dbz  
'9vsv\A&  
private void PlayWav() .I{u[ "  
{ cc=_KYZ1k  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); p{qA%D  
} @CR<&^s5V  
CPsl/.$tC  
public void Play(string audioType) "6WJj3h N  
{   &>.QDO  
  switch (audioType.ToLower()) }3 ~*/30V  
  { WM$Z?CN%KB  
    case ("mp3"): =dKk #*  
    PlayMp3(); Ia9!ucN7DA  
    break; [4;_8-[Nv  
    case ("wav"): PCDvEbpG  
    PlayWav(); !eb{#9S*  
    break;       ~ c~j  
  }   Eos;7$u[  
} @!x7jPr  
} 8j]QnH0&  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 01aw+o  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 RM%Z"pc Y6  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! tg%<@U`7=  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 us8ce+  
二、面向对象设计思想 V~.SgbLc  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! \Ym$to  
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: 0^2e^qf  
public class MP3 X2~KNw  
{ REX/:sB<  
public void Play() z __#P Q,n  
{ Uq%|v  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); "$"<AKCwS  
} rTC|8e  
} P4MP`A  
6QPbmO]z  
public class WAV w3>G3=b  
{ H?ue!5R#L  
public void Play() (a,`Y.  
{ 0icB2Jm:D}  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); JO87rG  
} nu|?F\o!  
} >NpW$P{'  
@6U&7!  
Public class MediaPlayer da8 R.1o  
{ ~Ty6]A  
  switch (audioType.ToLower()) 4g.S!-H@R  
  { S[rfcL"  
    case ("mp3"): A}"uEk(R  
        MP3 m = new MP3(); oY@]&A^ah  
    m.Play(); m1p% ,  
    break; el^<M,7!  
    case ("wav"): t!ZFpMv]n  
    WAV w = new WAV(); q<fj1t1w  
w.Play(); p7*7V.>X  
    break;       =Y3d~~  
  } ,*p(q/kJh~  
}   !<-+}X+o8$  
  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||b :2  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) lnxA/[`a  
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。 ~vR<UQz  
public class AudioMedia ;ZrFy=Iv  
{ 5kv]k?   
public void Play() q 7+|U%!9  
{ yg4ILL  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); G_5NS<JE"S  
} +A_jm!tJS(  
} 1@<>GDB9  
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)。 B7'2@+(  
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: /hyCR___  
public abstract class AudioMedia Ga *  
{ URTJA<r8D  
public abstract void Play(); 61TL]S8  
} S7hfwu&7F  
! }awlv;  
public class MP3:AudioMedia h/l?,7KHI  
{ N4 _V  
public override void Play() PzLV}   
{ ^A;ec h7I  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); y|.dM.9V  
} A<g5:\3  
} rHtX4;f+><  
+d6Jrd*  
public class WAV:AudioMedia klj.\wg/p{  
{ Au?(_*/0  
public override void Play() dnX^?  
{ 0I.!  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 'V Y\ut  
} )4/UzR$  
} A`b )7+mB  
}% ?WS  
public class MediaPlayer 9**u\H)P6  
{   D_cd l^  
  //根据需要完成任务的单向分派 R2[ }  
public void Play(AudioMedia media) CwfGp[|}e  
{   ![_GA)7  
  media.Play(); t== a(e  
} RQ51xTOL4]  
} 'nqVcNgb  
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)。 "}UYsXg  
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。 pvd9wKz  
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: 7m 9T'  
public abstract class VideoMedia ngaQa-8w  
{ ),I7+rY  
public abstract void Play(); AzBpQb*  
} c6pGy%T-  
S4X['0rX!  
public class RM:VideoMedia 7otqGE\2  
{ +Sdki::  
public override void Play()  *FoPs  
{ QnDLSMx)  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); fm,:8%  
} mc5$-}1V,  
} @Cd}1OT)  
kC6s_k  
public class MPEG:VideoMedia qfEB VS(  
{  PYYO-Twg  
public override void Play() _:;j)J0  
{ d`Em) 3v  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); b(gcnSzM2  
} m-!z(vcn  
} ]r1 C  
2$%0~Z5  
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。 SxCzI$SGu  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: ,_t}\7  
;]h:63 S  
public interface IMedia FUTDR-q O  
{ i0~L[v9l<  
void Play(); fYv{M;  
} ku=XPmZ.\  
qxW 2q8QHo  
public abstract class AudioMedia:IMedia gbRdng7(}  
{ /-)|dP  
public abstract void Play(); -`ykVH gg  
} U^X8{,8O  
-?<L"u  
public abstract class VideoMedia:IMedia 5Bc)QKh`l|  
{ }GTy{Y*&  
public abstract void Play(); 3/hAxd  
} 0=J69Yd  
k-vxKrjZ/  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ;R?9|:7  
public class MediaPlayer ui6B  
{   <ByDT$E_  
public void Play(IMedia media) 9Fh(tzz  
{   *Cgd?*\7  
  media.Play(); zuZlP  
} $$G^#t1=XZ  
} }UWRH.;v  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 eL!G, W  
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。 %z0@4G q  
  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。 :O}<Q  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) rJm%qSZz  
{ }t #Hq  
IMedia media = null; f?C !Br}  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) SB[,}h<u1  
{ KhV; />(  
  case ("mp3"): YB}_zuZ4&  
    media = new MP3(); Pjff%r^  
    break; t`mLZ <X  
        //其它类型略; [%8+Fa~Wa  
  case ("rm"): "]`QQT-{0  
    media = new RM(); ^i^S1h"  
    break;   j{'@g[HW  
  //其它类型略; gB@Wv9 1  
} fJC,ubP[5  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 8)k.lPoo.  
player.Play(media); w,.Hdd6  
} , 0rC_)&B  
v+=_  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 J=U7m@))Y#  
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。 Q$9`QY*6"p  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 jWW2&cBm\  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 p8^^Pva/  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: .ODtduURe  
public interface IMediaFactory Cst> 'g-yB  
{ }J$PO*Q@'  
IMedia CreateMedia();  U\~[  
} qO9_ e  
o&~z8/?LA  
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: wEMUr0Hq  
public class MP3Factory:IMediaFactory c(AjM9s  
{ {w^flizY  
public IMedia CreateMedia() q& Vt*  
{ Yazpfw 7'd  
  return new MP3(); 3r{'@Y =)Y  
} ;@ d<*  
} ZdH WSfO)O  
//其它工厂略; MU&5&)m  
^?xXP=/  
public class RMFactory:IMediaFactory j`'=K_+nU  
{ 6]gs{zG  
public IMedia CreateMedia() J= |[G'  
{  "rjJ"u 1  
  return new RM(); m9xu$z| e  
} }}(~'  
} f3l >26  
//其它工厂略; XLbrE|0A?  
SqTm/ t  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 3nK'yC  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: ); |~4#  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) y~S[0]y>  
{ ypd  
IMediaFactory factory = null; up2%QbN(  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) sfrh+o57  
{ 6y5arP*6e  
  //音频媒体 Y9w= [[1  
  case ("mp3"): \K?./*  
    factory = new MP3Factory(); Y*Q( v  
    break; IW BVfN->}  
  //视频媒体 Z21XlbK   
case ("rm"): (%fGS.TR  
    factory = new RMFactory(); vP~F+z @g  
    break;   Mc6Cte]3|  
  //其他类型略; nC&rQQFF  
} (x$k\H  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ?I@3`?'  
player.Play(factory.CreateMedia()); aQ~x$T|  
} m#;:%.Rm  
MA-$aN_(  
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。 ga~vQ7I_  
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: $qrr]U  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) sy@k3wQ  
{ Vd1K{rH#  
IMediaFactory factory = null; y?unI~4tC  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 'FUPv61()  
{     =k/n  
  case ("mp3"): M K[spV  
    factory = new MP3Factory(); %mYIXsuH  
    break; y=j[v},4  
    //其他类型略; bL[PNUG  
  case ("rm"): m9B3]H  
    factory = new RMFactory(); 2\5@_U^)h  
    break;   _fyw  
  //其他类型略; 25 ~$qY_  
} 9H)uTyuNi  
IMedia media = factory.CreateMedia();  7:p]~eM)  
media.Play(); OVh/t# On  
} Uq+ _#{2(  
fVN}7PH7+  
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。 $cy:G  
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。 /pge7P  
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。 yED^/=\)}  
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: AeJM[fCMa  
{oJa8~P  
<appSettings> 4 ?c1c  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> \S@A /t6pa  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> k?8W2fC  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> IGqmH=-  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> JZnWzqFw  
</appSettings> 0Its;|  
mcXakWmi  
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: 'OihA^e  
private void InitMediaType() 7S7!  
{ Y}#^n7*w~  
cbbMediaType.Items.Clear(); |zT0g]WH  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) i-=ff  
{ y;>I'e  
    cbbMediaType.Item.Add(key);  !fV6KkV  
} ^ /BE=$E\  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; k2WO*xa*  
} ~R8yj(  
B*AMo5  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: V$_0VN'+Z  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 6;b 'j\jG  
{ [;2:lbPx  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); [ O)Zof  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ;VH]TKkk  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; jlP7'xt1%  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, H.mG0x`M"E  
factoryDllName).Unwrap(); .#eXNyCe  
IMedia media = factory.CreateMedia(); >V$#Um?AXj  
media.Play(); 2r0!h98  
} )/AvWDKvO  
Iq=B]oE  
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。 $"(YE #]|  
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: -U $pW(~  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 S- \lN|  
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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