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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) `bq<$e  
phXGn m  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 HZE#Ab*L  
一、传统过程化设计思想  ^^sE:  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: iT+8|Yia  
public class MediaPlayer sI=xl  
{   'ms-*c&  
private void PlayMp3() C[cbbp  
{ CO/]wS  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ZvM(Q=^  
} WCZjXDiwJ  
]h`&&Bqt  
private void PlayWav() 6q\bB  
{ dFxIF;C>/  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); >NV @R&  
} k=$TGqQY?  
;?Tbnn Wn  
public void Play(string audioType) z _$%-6  
{   |l^uEtG  
  switch (audioType.ToLower()) ,_ H:J.ik  
  { Qp5VP@t  
    case ("mp3"): -m zIT4  
    PlayMp3(); N{!i=A  
    break; gx/,)> E.  
    case ("wav"): 5DU6rks%  
    PlayWav(); y-b%T|p9  
    break;       9.M4o[  
  }   k9R4Y\8P  
} ?=msH=N<l  
} ! I:%0D  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 9<?M8_  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 M] %?>G  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! nc29j_Id  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 oCv.Ln1;Z  
二、面向对象设计思想 R%WCH?B<}  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! 3pROf#M  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: QVT5}OzMt  
public class MP3 sE<V5`Z=  
{ Q$W  
public void Play() fplow  
{ y14;%aQN  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); &|1<v<I5  
}  qA7>vi%  
} :S83vE81WK  
RLXL&  
public class WAV 4Z=_,#h4.  
{ {z5--TogJ  
public void Play() [S%_In   
{ ?3,:-"(@p  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 558V_y:  
} nHAS(  
} f}ji?p  
d"mkL-  
Public class MediaPlayer n,(sBOQ  
{ A`$%SVgFV^  
  switch (audioType.ToLower()) t|\%VC  
  { {6|G@ ""O  
    case ("mp3"): rU:`*b<  
        MP3 m = new MP3(); y2dCEmhY  
    m.Play(); Sq V},  
    break; _Ey9G  
    case ("wav"): _/$Bpr{R  
    WAV w = new WAV(); 6<SAa#@ey  
w.Play(); xh,qNnGGi  
    break;       CyFrb`%  
  } <z&/L/bl"  
}   "Yv_B3p   
  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。 ]@c+]{  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) #U4F0BdA  
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。 r'r%w#=`t  
public class AudioMedia N,AQsloL7  
{ nwe* BVp  
public void Play() UgN u`$m+  
{ [A~xy'T  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); %D34/=(X  
} [wOn|)& &  
} 9 ';JXf$  
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)。 ItVWO:x&v  
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: 'RR~7h  
public abstract class AudioMedia (O?.)jEW(.  
{ z&)A,ryW0  
public abstract void Play(); ;(/ZO%h  
} W~; `WR;.  
%QGC8Tz  
public class MP3:AudioMedia ,j{,h_Op  
{ hGe/ ;@%  
public override void Play() &MQmu,4  
{ M61xPq8y5  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); $\BE&4g  
} gIa+5\qYY  
} HxV=F66"  
YMcD|Kbp  
public class WAV:AudioMedia H3 ^},.  
{ /QWvW=F2<  
public override void Play() KIf dafRL  
{ w^|*m/h|@u  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ?k&Vy  
} ,t?B+$E  
} ^z IW+:  
&\WSQmtto  
public class MediaPlayer 9gDkTYkj  
{   4#xDgxg\f  
  //根据需要完成任务的单向分派  I<mV+ex  
public void Play(AudioMedia media) TH&U j1  
{   u(>^3PJ+  
  media.Play(); R6Km\N  
} ,{u yG:  
} Ts[_u@   
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)。 @ $ ;q ;  
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。 { ]{/t-=  
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: Lv;^My  
public abstract class VideoMedia 4{U T!WIi  
{ W0@n/U  
public abstract void Play(); E)5\i-n  
} dO<ERY  
v6bGjVK[  
public class RM:VideoMedia XK3tgaH  
{ l'-Bu(  
public override void Play() *SDs;kg  
{ |`2RShu  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); |O\s|H  
} (ylTp]~mR-  
} p Z|V 3  
M#4p E_G  
public class MPEG:VideoMedia &tLgG4pd  
{ d9f C<Tp  
public override void Play() }%ojw |  
{ 0WW2i{7`U  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); )Xz,j9GzJS  
} OUPUixz2Z  
} >=I|xY,  
2>xF){`  
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。 NdA[C|_8}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: s^G.]%iU  
|}s*E_/[  
public interface IMedia NqazpB*  
{ u^ +7hkk  
void Play(); jjRi*^d9  
} ~?Qe?hB  
jjB~G^n  
public abstract class AudioMedia:IMedia ["k,QX  
{ <sGVR5NR  
public abstract void Play(); )1J R#  
} 8sWJcmVo  
r"3=44St  
public abstract class VideoMedia:IMedia FF`T\&u  
{ :1. L}4"gg  
public abstract void Play(); Y1W1=Uc uk  
} .nf#c.DI  
F3[T.sf  
这样再更改MediaPlayer类的代码: .GP T!lDc  
public class MediaPlayer b5dD/-Vj  
{   hP%M?MKC  
public void Play(IMedia media) g#pr yYz  
{   T9E+\D  
  media.Play(); z [}v{  
} (?1y4M  
} ntX3Nt_n  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 6RU~"C  
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。 zOAd~E  
  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。 )5Q~I,dP  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 9IdA%RM~mH  
{ CAig ]=2'  
IMedia media = null; +6M}O[LP  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) R6<X%*&%  
{ Z!a =dnwHz  
  case ("mp3"): 7dTkp!'X-  
    media = new MP3(); _2Zx?<] 2E  
    break; #'nr Er <  
        //其它类型略; w_"E*9  
  case ("rm"): 13$%,q)  
    media = new RM(); ,B*EVN  
    break;   gS!:+G%  
  //其它类型略; Fj8z  
} xC?6v '  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Q",t3i4  
player.Play(media); lne4-(DJ  
} :%_LpZ  
jh?H.;**  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 D# 9m\o_  
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。 > ym,{EHK  
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。 !]A  
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。 &)# ihK_  
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: g>E LGG |Q  
public interface IMediaFactory xk9%F?)  
{ 5 Aw"B  
IMedia CreateMedia(); M!siK2  
} .Bl\Z  
M~Tuj1?  
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: y1jCg%'H  
public class MP3Factory:IMediaFactory "=HA Y  
{ @(EAq<5{  
public IMedia CreateMedia() a Yg6H2Un  
{ Si4!R+4w  
  return new MP3(); IkL#SgY  
} m+`cS=-.  
} NR$3%0 nC6  
//其它工厂略; <`8n^m*  
Y Vt% 0  
public class RMFactory:IMediaFactory rK 8lBy:<  
{ Fk&c=V;SU  
public IMedia CreateMedia() ].avItg  
{ rm'SOJVA  
  return new RM(); }?$F}s-  
} YH}'s>xZz  
} .r=4pQ@#  
//其它工厂略; c8 )DuJ#U  
@W.S6;GA\  
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。 h6Ub}(Ov  
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: z#9aP&8Q  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) i]c!~`  
{ w0 M>[ 4  
IMediaFactory factory = null; xJpA0_xfG  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) (' (K9@}  
{ P_^ +A  
  //音频媒体 +q<jAW A  
  case ("mp3"): RXMISt3+{y  
    factory = new MP3Factory(); Gq)]s'r2  
    break; YR\faVk  
  //视频媒体 5;Czu(iH$  
case ("rm"): *g"Nq+i@  
    factory = new RMFactory(); 7DogM".}~Q  
    break;   (Bb5?fw  
  //其他类型略; /obfw^  
} oi7@s0@  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); @Rze| T.  
player.Play(factory.CreateMedia()); d UE,U=  
} 0(}t8lc  
94`7a<&ZNL  
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。 ^]Y> [[  
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: n: ^ d|@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) wQl ,  
{ C\3rJy(VJ  
IMediaFactory factory = null; Ys9[5@7  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) S&5&];Ag  
{     :1Xz4wkWS*  
  case ("mp3"): ='r!g  
    factory = new MP3Factory(); S/hQZHZHg,  
    break; F@7jx:tI  
    //其他类型略; W &W5lArr  
  case ("rm"): BN5[,J  
    factory = new RMFactory(); w>&aEv/f  
    break;    M mj;-u  
  //其他类型略; yNJ B oar  
} 7vKK%H_P  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 6dr%;Wp  
media.Play(); e`_LEv  
} |-67 \p]  
#powub  
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。 r EE1sy/#  
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。 @Sn(lnlB  
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。 %g$o/A$  
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: ,Ks8*;#r  
'?' l;#^i<  
<appSettings> c9 eM/*:  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> .k%72ez  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> k/_ 59@)  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> :uS\3toj  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ;%9|k U  
</appSettings> 3AtGy'NTp  
1z4OI6$Af  
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: yjX9oxhtL  
private void InitMediaType() B)g[3gQ  
{ [=q1T3  
cbbMediaType.Items.Clear(); x.6:<y  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) Tn e4  
{ *I.f1lz%*  
    cbbMediaType.Item.Add(key); S!CC }3zw  
} lIS-4QX1  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; :J@ gmY:C  
} R4cM%l_#W  
c ( C%Hld  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ql{ OETn#  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) $szqy?i 0?  
{ G `61~F%  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ~rKrpb]ow  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); D?_Zl;bQ'^  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; - %h.t+=U  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 8qTys8  
factoryDllName).Unwrap(); }<SQ  
IMedia media = factory.CreateMedia(); @o _}g !9=  
media.Play(); "?xHlYj@+  
} (m/G(wg  
1~ 3_^3OT  
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。 Y"aJur=`  
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: 4F'LBS]=0  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 WPMSm<[  
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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