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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) .NQoqXR  
!yoj ZG MB  
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。 tE(x8>5A:  
一、传统过程化设计思想 ##}a0\x|  
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: d0MX4bhZ  
public class MediaPlayer j 9y,UT  
{   $daI++v`  
private void PlayMp3() KD-0NO=oL  
{ AJC Wp4,  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); X H{5E4P  
} ,y:q]PR  
}b)?o@9}:  
private void PlayWav() Pkc4=i,`A  
{ ]9R?2{"K  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); K~x G+Kh  
} 5c'rnMW4+p  
@2YO_rL[  
public void Play(string audioType) oJ{)0;<~L  
{   f>#\'+l'  
  switch (audioType.ToLower()) oYlq1MB?  
  { gA" =so  
    case ("mp3"): o~mY,7@a  
    PlayMp3(); >Q[]i4*A  
    break; _L%/NXu,  
    case ("wav"): ~ Z%>N  
    PlayWav(); A`#5pGR  
    break;       *v8Cj(69  
  }   Fe"0Hp+  
} w?oIKj  
} IW6;ZDP  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 B 8C3LP}?  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 {7Dc(gNS  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! i T 4H@  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 ndF Kw  
二、面向对象设计思想 Kqhj=B  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! gAv?\9=a)W  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: <%qbU-  
public class MP3 9#O"^.Z !  
{ "%,zB_ng\<  
public void Play() b:Rl }"a  
{ %#/7Tl:  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); nzhQ\'TC  
} rf1-E57#  
} i]8zZRe  
yK{;72  
public class WAV sAnStS=>  
{ J[VQ6fD%  
public void Play() vJl4.nk  
{ Bi?.G7>  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); SV6Np?U  
} =qI JXV  
} FIC 2)  
He"> kJx  
Public class MediaPlayer pg4M$;ED  
{ TQID-I  
  switch (audioType.ToLower()) )Je iTh^  
  { s)~Q@ze2  
    case ("mp3"): 5#QB&A>  
        MP3 m = new MP3(); #G)ZhgB^  
    m.Play(); ~mmI] pC  
    break; NTgk0cq  
    case ("wav"): ]!h%Jlu  
    WAV w = new WAV(); 3lA<{m;V  
w.Play(); k{"~G#GwP  
    break;       ZN G.W0{p  
  } |Q.?<T:wt=  
}   /$I&D}uR`  
  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。 _%Mu{Ni&  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) %)\Cwl   
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。 DRf~l9f  
public class AudioMedia B3XVhUP  
{ 4?72TBl]  
public void Play() fN8A'p[  
{ N#]f?6 *R  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); <NT/+>:2  
} _xUiHX<  
} >N+e c_D^  
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)。 Y5PIR9-  
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: zS|%+er~zO  
public abstract class AudioMedia ]<W1edr  
{ * C's7O{O  
public abstract void Play(); LFV;Y.-(h  
} HHa7Kh|-H  
+(UrqK4Av  
public class MP3:AudioMedia C=%go1! $  
{ 8m-jU 5u  
public override void Play() ruF+X)  
{ <(#cPV@j  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); AvP*p{we  
} $T]1<3\G  
} I2K52A+  
HmRwh  
public class WAV:AudioMedia OXA_E/F  
{ %#ms`"H  
public override void Play() BniFEW:<  
{ <m UDx n  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ,iiWVA"  
} +S0A`rL  
} x1mxM#ql  
C2ToT\^  
public class MediaPlayer >D<nfG<s Z  
{   Mr/^V,rA  
  //根据需要完成任务的单向分派 >G/>:wwSP.  
public void Play(AudioMedia media) JL;H:`x  
{   BQ_\8Qt|  
  media.Play(); Fk=_Q LI  
} e0>@Yp[Kd  
} Me5umA  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 Pgye{{  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 ;@v7AF6Hq  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: *M- .Vor?R  
public abstract class VideoMedia ] p+t>'s  
{ W+Gu\=s%O  
public abstract void Play(); |mY<TWoX  
} Nk}Hvg*(  
;$[o7Qm5r  
public class RM:VideoMedia VJHHC.Kz  
{ 7b@EvW6X}  
public override void Play() !i}G>*XH,  
{ R%3H"FU9w  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); |W*f 6F3  
} !!Mp;h'}-  
} #8nF8J< 4  
9OT2yC T  
public class MPEG:VideoMedia &\C vrxa  
{ EB@!?=0x  
public override void Play() a-i#?hld  
{ 4B (*{  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); K%Q^2"Eb0  
} Mt@K01MI%  
} &sx/qS#,VL  
{ H9pF2C  
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。 j] M)i:n  
  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: 2Ni{wg"  
VFA1p)n  
public interface IMedia s/Q}fW$ex  
{ -uO< ]  
void Play(); rhNdXYY>  
} K=`*cSU>  
b'vJPv~hI  
public abstract class AudioMedia:IMedia {} vl^b  
{ JB b}{fo~  
public abstract void Play(); 1`2lTkg  
} hn!$?Vo.  
*xL#1  
public abstract class VideoMedia:IMedia r \=p.cw<  
{ y7,~7f!N2  
public abstract void Play(); >]C;sP  
} -! ;vX @  
_;LHC;,:  
这样再更改MediaPlayer类的代码: :MJBbrV ,  
public class MediaPlayer / HaS.  
{   :p8JO:g9  
public void Play(IMedia media) ?7a< V+V:  
{   -6t# ?Dkc'  
  media.Play(); rw+0<r3|K  
} nR"k %$  
} .fD k5uo  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 QfwGf,0p  
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。 c%uhQ 62  
  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。 r=@h}TKv{I  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) bIWcL$}4Q  
{ 7Dm^49H  
IMedia media = null; 8yztVdh  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 8hAI l  
{ P?]q*KViM  
  case ("mp3"): :I<%.|8  
    media = new MP3(); 8eOQRC33  
    break; (W@ ypK@  
        //其它类型略; [d dEt  
  case ("rm"): ,FBF;zED  
    media = new RM(); {-17;M $  
    break;   a-%^!pN\M  
  //其它类型略; cJE2z2uW0  
} `5GJ,*{z  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); uLL#(bhDr  
player.Play(media); Tb{,WUJg2  
} kN>d5q9b%X  
7Jc=`Zm'  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 zWjGGTP~3&  
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。 3_Oq4/  
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。 n]8_]0{qi  
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。 +;; fw |/  
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: EidIi"sr  
public interface IMediaFactory DlIfr6F  
{ Pu axS  
IMedia CreateMedia(); T<!`~#kM  
} )(DV~1r=  
dHOz;4_  
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: Ii[rM/sG  
public class MP3Factory:IMediaFactory MgtyO3GUAD  
{ &V$'{  
public IMedia CreateMedia() R9=,T0Y p  
{ jl:O~UL6i  
  return new MP3(); /9GqEQsfM  
} +m>Kb edl  
} ih~c(&n0  
//其它工厂略; -F5U.6~`!  
 ) mv}u~  
public class RMFactory:IMediaFactory z': >nw  
{ x!"!oJG^k  
public IMedia CreateMedia() *FG@Dts^&  
{ _B W$?:)9  
  return new RM(); MX9 q )(:  
} * =;=VUu5  
} OpH9sBnA  
//其它工厂略; W%1fm/ G0  
AKAAb~{  
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。 0/] @#G2  
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: 7r}gS2d  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #c!(97l6o  
{ KCCS7l/  
IMediaFactory factory = null; D=dY4WwG  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) $X\BO&  
{ 6xBP72L;%"  
  //音频媒体 &ul9N)A  
  case ("mp3"): +d'h20  
    factory = new MP3Factory(); EB> RY+\  
    break; Tmw :w~  
  //视频媒体 .s2d  
case ("rm"):  ^5 ;Y  
    factory = new RMFactory(); u\t ;  
    break;   MGmtA(  
  //其他类型略; E+7S:B  
} /H3,v8J@  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 9qqEr~  
player.Play(factory.CreateMedia()); jpBE| Nm  
} 4|:{apH  
8-SVgo(  
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。 9)4N2=  
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: ;'<K}h  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #lct"8  
{ SH`"o  
IMediaFactory factory = null; <&+l;z  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Y[x ^59  
{     :Z< 5iLq  
  case ("mp3"): xaeY^"L  
    factory = new MP3Factory(); nh E!Pk  
    break; \XB71DUF  
    //其他类型略; FG8bP  
  case ("rm"): Bj]0Cz  
    factory = new RMFactory(); ~ Q]B}qdm  
    break;   M#|TQa N  
  //其他类型略; @pG\5Jnf  
} \8t g7Sdq  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Z;n}*^U  
media.Play(); O-&n5  
} pP".?|n  
`*N0 Lbl]  
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。 m,.d< **  
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。 '2.F-~  
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。 @Qx;J<{+g  
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: %b!p{p  
 F_I! +  
<appSettings> ?29 KvT;#]  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> (p2\H>pTr  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> awC&xVf  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> RcHyePuF)R  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> PGw"\-F  
</appSettings> WV&BZ:H  
H-rf?R2  
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: *2>%>qu  
private void InitMediaType() Stp??  
{ o#+!H!C.O  
cbbMediaType.Items.Clear(); iT|+<h  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) -)$)<k  
{ M>v M@j  
    cbbMediaType.Item.Add(key); NGxii$F  
} h1Q7(8=Eg  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 9#3+k/A  
} -6H)GK14b  
JdV!m`XpXy  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: z2 dM*NMK  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) pCC0:  
{ YTGup]d  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); %3C,jg  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); >c1mwZS ;  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 5Y,e}+I>  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ;N/c5+  
factoryDllName).Unwrap(); wvc?2~`  
IMedia media = factory.CreateMedia(); r^\^*FD |  
media.Play(); Q5jP`<zWU  
} Z]Qm64^I  
\?C(fp R  
这样可以很好地体现了软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。 [6-l6W  
设想一下,如果我们要增加某种媒体文件的播放功能,如AVI文件。那么,我们只需要在原来的业务程序集中创建AVI类,继承于VideoMedia类。另外在工厂业务中创建AVIFactory类,并实现IMediaFactory接口。假设这个新的工厂类型为MediaLiabrary.AVIFactory,则在配置文件中添加如下一行: M!I:$DZt  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ->j9(76"  
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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