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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) $Y,,e3R3  
v@XQ)95]F  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 QTz{ZNi!  
一、传统过程化设计思想 U4 m[@wF  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: JAC W#'4hV  
public class MediaPlayer Xd)ba9{  
{   9x;/q7  
private void PlayMp3() OV7vwj/-  
{ ^W_}Gd<-#Y  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); o*qEAy ?  
} FT[oM<M\Xd  
0s$g[Fw<.  
private void PlayWav() V*=cNj  
{ yD#w @yG  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); { )'D<:T  
} d#ya"e>  
0Y)b319B  
public void Play(string audioType) AU^Wy|i5Q  
{   $- =aqUU  
  switch (audioType.ToLower()) HoH3.AY X  
  { )_GM&-  
    case ("mp3"): ]WWre},  
    PlayMp3(); JV36@DVQ  
    break; c5;YKON  
    case ("wav"): cuq7eMG6z  
    PlayWav(); i_`YZ7Hxp  
    break;       DECX18D  
  }   Wq<>a;m  
} }ebw1G  
} %b\xRt[0v7  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 M0=ZAsN  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 &I'~:nWpt  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! ~<v{CBq[  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 @T;O^rE~N  
二、面向对象设计思想 6|T{BOW!d  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! 0WF(Ga/o  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: O<6/0ub&+h  
public class MP3 Kzo{L  
{ :{_Or'L  
public void Play() k{c~  
{ }2`S@Rq.WW  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 0a8nBo7A-X  
} ^ b-H  
} {@Diig  
:]y;t/   
public class WAV oxO}m7 ULH  
{ oq8~PTw  
public void Play() 6Wc eDY  
{ <' P|g  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 1G.+)*:3  
} aCGPtA'  
} _9!Ru!u~  
& \<RVE  
Public class MediaPlayer B susXW$  
{ PO&xi9_  
  switch (audioType.ToLower()) +bdkqdB9  
  { )Bb :tz+  
    case ("mp3"): k\ I$ve"*  
        MP3 m = new MP3(); "MoV*U2s,  
    m.Play(); w2+RX-6Ie  
    break; gvoK  
    case ("wav"): *9PS2*n  
    WAV w = new WAV(); hXz"}X n  
w.Play(); m+OR W"o  
    break;       $XyGCn  
  } }Lb];hww1  
}   B{)Du :)  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ,Yi =s;E  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) I=(O,*+PQ  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 wTIf#y1=9  
public class AudioMedia -)y"EJ(N  
{ ;Jx ^  
public void Play() Tw!x*  
{ c}QQ8'_  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); *\S>dhJ4  
} /jj@ =H  
} U-WrZ|-  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 {GHGFi`Z  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: yt!K|g  
public abstract class AudioMedia Z#V[N9L  
{ uUc[s"\  
public abstract void Play(); -F8%U:2a  
} +Kf::[wP7  
J,7_5V@jJ  
public class MP3:AudioMedia a#uJzYB0  
{ 8$G$Rdn  
public override void Play() i3e|j(Gs4  
{ .-RWlUe;,  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ]nfS vPb  
} "hy#L 0\t  
} "H G:by  
R`1$z8$  
public class WAV:AudioMedia zR{TWk]  
{ "K\Rq+si  
public override void Play() nF=Ig-NX^  
{ xHD!8 B)  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); .zegG=q  
} kY_UY~E  
} OVj,qL)  
9 z3Iwl  
public class MediaPlayer o,aI<5"  
{   e;!<3b  
  //根据需要完成任务的单向分派 NoKYHN^*w  
public void Play(AudioMedia media) @kqy!5)K  
{   =A!I-@]q<  
  media.Play(); 57[O)5u.+  
} .Bi7~*N  
} U{ahA  
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)。 ZT^PL3j+  
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。 [Xz7.<0#U  
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: Mm/GI a  
public abstract class VideoMedia O$&p<~  
{ S:1! )7  
public abstract void Play(); ,9A[o`b  
} PMrvUM62  
ko, u  
public class RM:VideoMedia v WhtClJ3  
{ D~mGv1t"  
public override void Play() 4cV(Z-\  
{ mS%D" e  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); aX~iY ~?_  
} Eydk64 5:3  
} i, )kI  
F'*{Fk h  
public class MPEG:VideoMedia ^3r2Q?d\  
{ z ,ledTl  
public override void Play() a(J~:wgd  
{  MT&i5!Z  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); YEZ"BgUnbp  
} ]I}' [D  
} L3kms6ch  
99ZQlX  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 RKBtwZx>f  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: sF<4uy  
]"YG7|EU  
public interface IMedia i\t4TdEx(  
{ nKHyq\  
void Play(); wiFckF/  
}  z!F?#L5  
a{-}8f6  
public abstract class AudioMedia:IMedia `Zk?.1*2/  
{ c^=,@#  
public abstract void Play(); Pd@?(WQ  
} ^$T>3@rDB  
1= <Qnmw  
public abstract class VideoMedia:IMedia 9^aMmN&6N2  
{ :_?>3c}L  
public abstract void Play(); kj-S d^  
} +Uk/Zg w^  
s+(8KYTs`  
这样再更改MediaPlayer类的代码: VTV-$Du[}  
public class MediaPlayer goxgJOiB  
{   U| y+k`  
public void Play(IMedia media) )P,jpE8  
{   )D#*Q~   
  media.Play(); YL{LdM-xM  
} '7E?|B0],  
} ^ 5UIbA(  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Qb SX'mx<  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 c5t?S@b  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 "0]i4d1l  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) U9;AU] A  
{ Uq[NO JC  
IMedia media = null; gGZ$}vX  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Gb MSO  
{ zx\?cF  
  case ("mp3"): ikofJl]9  
    media = new MP3(); z}pdcQl#  
    break; ?5+=  
        //其它类型略; J[<:-$E  
  case ("rm"): \Mi y+<8$  
    media = new RM(); gN(8T_r  
    break;   K\;b3  
  //其它类型略; eR;cl$  
} RE*SdazY?  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); /gPn2e;  
player.Play(media); 3 D+dM0wM  
} jLZ~9FXF2  
\a}%/_M\  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 N]5-#  
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。 !rwv~9I  
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。 //AS44^IS  
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。 QRa>W/N  
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: !qy/'v4  
public interface IMediaFactory )WBTqML[  
{ :.Np7[~{  
IMedia CreateMedia(); 'KXvn0  
} ,!Q2^R   
CM~)\prks  
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: B'&%EW]  
public class MP3Factory:IMediaFactory Cj ykM])  
{ [S*bN!t  
public IMedia CreateMedia() ^S[Mg6J  
{ PiM@iS  
  return new MP3(); r0hu?3u1?  
}  4INO .  
} F7L+bv   
//其它工厂略; :,:r  
{HQ?  
public class RMFactory:IMediaFactory $7lI Dt  
{ qL3*H\9N  
public IMedia CreateMedia() gwT"o  
{ N0/DPZX7  
  return new RM(); q*-q5FE  
} 5H>[@_u+:  
} 4WDh8U  
//其它工厂略; Uln[UK  
qifX7AXHr  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 4Yx?75/  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: R~;<}!Gtx  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) %5a>@K]  
{ <{7B ^'  
IMediaFactory factory = null; |WlWZ8]  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) hesL$Z [  
{ 91e&-acA  
  //音频媒体 ;aWH`^{i  
  case ("mp3"): =A04E  
    factory = new MP3Factory(); leX&py  
    break; {_l@ws  
  //视频媒体 =K}5 fe  
case ("rm"): OZs^c2 W  
    factory = new RMFactory(); : xB<Rq  
    break;   x.~Z9j  
  //其他类型略; -+-@Yq$  
} j:\MrYt0H  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); eDgRYa9\  
player.Play(factory.CreateMedia()); jL>IX`,+6  
} s9@/(_  
U,~\}$<I  
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。 X^eTf-*T  
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: K1]H~'  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) tJ i#bg%  
{ YrL:!\p.  
IMediaFactory factory = null; C /\)-^  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) -]\UFR  
{     pMKnA. |  
  case ("mp3"): >7p?^*&7;  
    factory = new MP3Factory(); SBg BZm}%  
    break; I!|_C~I`2  
    //其他类型略; |Xlpgdiu  
  case ("rm"): k$j>_U? P  
    factory = new RMFactory(); B{PI&a9~s%  
    break;   LaG./+IP  
  //其他类型略; pMe'fC~*  
} ~q5"'  
IMedia media = factory.CreateMedia(); -O:+?gG  
media.Play(); P=OHiG\z  
} DKx8<yEky  
py6|uGN  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 =rMT1  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 nm_]2z O  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 (i^{\zv  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: xlZ"F  
?4P*,c  
<appSettings>  pQKR  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> #HfvY}[o  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> @7e h/|Y,  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ? suNA  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> s{4|eYR  
</appSettings> # y%Q{  
;!v2kVuS]  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: R'`q0MoN1  
private void InitMediaType() n*D-01v YP  
{ XXBN Nr_CK  
cbbMediaType.Items.Clear(); ) wtVFG  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) >7[. {Y  
{ 3Un q 9  
    cbbMediaType.Item.Add(key); n,q+EZd  
} }1VxMx@  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; cah1'Y  
} f 0A0uU8y  
a{v1[i\  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ^I*</w8  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /g BB  
{ d!mtSOh  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ;}"_hLX  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); [p^N].K$  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; X`JWYb4  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ~za=yZo7(  
factoryDllName).Unwrap(); {EE/3e@  
IMedia media = factory.CreateMedia(); (n_lu= E70  
media.Play(); (LbAP9Zj#f  
} ^1^k<  
:L*"OT7(6  
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。 /Uth#s:  
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: Ab ,n^  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 :vZ8n6J[  
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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