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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) =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^I B1U$  
{   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%r bE  
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  
{ CH q5KB98+  
public void Play() Uy*d@vU9c  
{ A 8-a}0Gh  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); mg" _3].j  
} p'6XF{  
} Zrj#4 E1  
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)$4v  
{ ya[f? 0b0  
public abstract void Play(); *.KVrS<B1  
} eI-SWwmv/u  
#f%fY%5q  
public class MP3:AudioMedia FA := )  
{ 947;6a%$  
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$C/  
  //根据需要完成任务的单向分派 `)4v Q+A>  
public void Play(AudioMedia media) wmIe x  
{   nkTdn  
  media.Play(); gsUF\4A(J  
} !YI<A\P  
} .lM]>y)  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 Zu~w:uNmU  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 u&[L!w  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: 9 W|'~r  
public abstract class VideoMedia FP}I+Ys  
{ o|q5eUh=EY  
public abstract void Play(); @vXXf/  
} ew~?&=  
U@CAQ?  
public class RM:VideoMedia ob'" ^LO\  
{ nK)1.KVN  
public override void Play() *|y$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。 ef&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&GY!/  
} 7B\NP`l  
//其它工厂略; 0gW{6BtPWm  
3h>L0  
public class RMFactory:IMediaFactory H~vrCi~t"  
{ + jeOZ  
public IMedia CreateMedia() E@xrn+L>-  
{ & fWC-|  
  return new RM(); i^iu #WC  
} 4k3pm&  
} $oM>?h_ =  
//其它工厂略; 1L'Q;?&2H,  
3RGmmX"?G  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 `{h)-Y``  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: dR< d7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) |39,n~"o&  
{ -P|claO0  
IMediaFactory factory = null; W^xO/xu1 /  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) [xrsa!$   
{ 7}~w9jK"F  
  //音频媒体 [ 't.x=  
  case ("mp3"): yhbU;qEG9  
    factory = new MP3Factory(); Jq(;BJ90R  
    break; 5Rs#{9YE  
  //视频媒体 N[\J#x!U  
case ("rm"): qwJp&6  
    factory = new RMFactory(); tA< UkPT  
    break;   Y Z8[h`z  
  //其他类型略; |?{V-L  
} PMbZv%.,-  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); [:gg3Qzx  
player.Play(factory.CreateMedia()); >lQa"F=  
} /Mw;oP{&b  
+"BJjxG  
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。 B|"i`{>  
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: 3T0-RP*  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) :*|Ua%L_  
{ n YUFRV$  
IMediaFactory factory = null; r5nHYV&7  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) uHZ4 @ w:  
{     et)n`NlcK  
  case ("mp3"): Y7p@NG&1q  
    factory = new MP3Factory(); %!nN<%  
    break; h6O'"  
    //其他类型略; ^zO{Aks  
  case ("rm"): c"lwFr9x7  
    factory = new RMFactory(); EwV$2AK  
    break;   &@CUxK  
  //其他类型略; 2P8wvNDG  
} 'V:MppQVZ.  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 5m0lk|`  
media.Play(); i?(cp["7  
} |k*bWuXgLs  
u1y>7,Z6W  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 &Lt$~}*&6  
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。 ^c}3o|1m(  
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。 _^(1Qb[  
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: /"k[T  
bK0(c1*a[e  
<appSettings> @SxZ>|r-|v  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> wS9V@  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> v.C  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> JmR2skoV,  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> z Gg)R  
</appSettings> A~nqSe  
!<~.>5UQ  
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: 8r+u!$i!H  
private void InitMediaType() 'R-\6;3E>9  
{ 9%NsW3|  
cbbMediaType.Items.Clear(); Km= Y^x0  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 5&EBU l}  
{ b?iPQ$NyQ  
    cbbMediaType.Item.Add(key); O-UA2?N@j  
} `!I/6d?A  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; *@#Gc%mGu  
} LB]3-FsU+  
A. tGr(r  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: %SIll  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 4<UAT|L^`  
{ OZf@cOTWK  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Z>y6[o  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); u e  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; )ADI[+KW  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 1U/9=b  
factoryDllName).Unwrap(); ?b(wZ-/  
IMedia media = factory.CreateMedia(); J`[jub  
media.Play(); )O+Zbn  
} tF/Ni*\^rV  
= )3\B  
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。 jGkDD8K [  
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: w<!,mL5 N  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 3p HI+a  
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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