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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) &vMb_;~B  
!;v|'I  
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。 yjX9oxhtL  
一、传统过程化设计思想 (_]~wi-,  
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: Hyl%mJ  
public class MediaPlayer `UyG_;  
{   '3tCH)s  
private void PlayMp3() Xza(k  
{ /& {A!.;  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 1<@W6@]  
} *I.f1lz%*  
ORw,)l  
private void PlayWav() `cUl7 'j  
{ '3fu  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); s?}e^/"v  
} :J@ gmY:C  
xwq (N_  
public void Play(string audioType) >uB# &Q  
{   ]y '>=a|T  
  switch (audioType.ToLower()) ^A/k)x6  
  { g3/W=~r  
    case ("mp3"): 83\pZ1>)_  
    PlayMp3(); 3z?> j]  
    break; B%b4v  
    case ("wav"): D2 eckLT  
    PlayWav(); D?_Zl;bQ'^  
    break;       }@+0/W?\.  
  }   &%DY\*  
} x~~|.C ,  
} 8qTys8  
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。 dn+KH+v  
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。 _7 L-<  
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! ?Ep [M:,q  
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。 *Kg ks4  
二、面向对象设计思想 "?xHlYj@+  
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! }2.`N%[  
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: ]neex|3lG  
public class MP3 Qn.om=KDs@  
{ PiIpnoM  
public void Play() 2r?G6D|  
{ K7:)nv E  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); -;m0R  
} q,|j]+9q  
} l<LI7Z]A  
AJ`h9 %B  
public class WAV BM .~ 5\  
{ 'Aq{UGN  
public void Play() 06Sceq  
{ .j0$J\:i  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); NP3y+s  
} [EXs  
} [D4SW#  
*C*U5~Zq7:  
Public class MediaPlayer %_W)~Pv{+  
{ ]MitOkX  
  switch (audioType.ToLower()) kfY}S  
  { DU/]  
    case ("mp3"): )_S(UVI5  
        MP3 m = new MP3(); Hk.TM2{w  
    m.Play(); ;))+>%SGCt  
    break; c9u`!'g`i  
    case ("wav"): >W+%8e  
    WAV w = new WAV(); !ons]^km  
w.Play(); MaQqs=  
    break;       :>f )g  
  } }@q`%uzi  
}   FbFPJ !fb  
  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。 37.S\ gO]  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) K;H&n1  
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。 +.FEq*V  
public class AudioMedia E]n&=\  
{ H3=qe I  
public void Play() s)D;a-F  
{ !``,gExH  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); u^I|T.w<r6  
} j-}O0~Jz  
} <^jQo<kU  
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)。 '4Bm;&6M  
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: EUX\^c]n  
public abstract class AudioMedia O;jrCB  
{ (vJNHY M  
public abstract void Play(); /%1ON9o>  
} @:vwb\azVD  
`kXs;T6&  
public class MP3:AudioMedia y/7\?qfTk  
{ \?k'4rH  
public override void Play() %XQ(fj>  
{ -zeG1gr3  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Jk n>S#SZ  
} Moza".fiN  
} J<h $ wM  
`l[c_%Bm  
public class WAV:AudioMedia D'Df JwA  
{ mNTzUoZF'@  
public override void Play() ;'@9[N9  
{ ~HsJUro  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); m&,(Jla  
} `d`T*_  
} :OT0yA=U  
d^ 8ZeC#  
public class MediaPlayer N<VJ(20y  
{   y??XIsF  
  //根据需要完成任务的单向分派 \X D6 pr@  
public void Play(AudioMedia media) d/kv|$XW  
{   xY(*.T9K  
  media.Play(); zHRplm+ i  
} =-n}[Y}A  
} JjTegQN  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 ?%[@Qb=2  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 lX4 x*  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: "@0]G<H  
public abstract class VideoMedia +iRh  
{ f 6>b|k~  
public abstract void Play(); JL{VD /f  
} hhc,uJ">!  
7~.9=I'A  
public class RM:VideoMedia o]oum,Q  
{ ]&+s6{}  
public override void Play() 3;]H1 1  
{ DsCcK3 k  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); uz jU2  
} @`- 4G2IU}  
} JP [K;/  
y}ev ,j  
public class MPEG:VideoMedia c4eBt))}V  
{ j'"J%e]  
public override void Play() JU&c.p /  
{ `Eo.v#<  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); \"OG6G_>$  
} Btn]}8K  
} ; )@~  
_F|Ek;y%  
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。 (gWm,fI RZ  
  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: VTY 5]|;  
.Vvx,>>D  
public interface IMedia R(G7m@@{  
{ o`z]|G1''  
void Play(); d|Lj~x|  
} ^o&. fQ*  
12gU{VD  
public abstract class AudioMedia:IMedia  S9FE  
{ .Rs^YZF  
public abstract void Play(); H8}oIA"b  
} X2~!(WxU F  
mtcw#D  
public abstract class VideoMedia:IMedia T!)(Dv8@F  
{ PIS2Ed]  
public abstract void Play(); -k"/X8  
} FP4P|kl/9'  
5D//*}b,  
这样再更改MediaPlayer类的代码: *_\_'@1|J)  
public class MediaPlayer lZKi'vg7  
{   Q K<"2p?  
public void Play(IMedia media) a~y'RyA  
{   V/9!K%y  
  media.Play(); G mA< g  
} ee76L&:  
} DT&@^$?  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 |[b{)s?x  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 ,UF_`|  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 Fd9 [pU  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 0*{%=M  
{ )|# sfHv7  
IMedia media = null; b,1ePS  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) s&3Vg7B  
{ suDQ~\ n  
  case ("mp3"): R.yvjPwJ  
    media = new MP3(); \ta?b!Y),?  
    break; JYHl,HH#z  
        //其它类型略; SSMHoJGm  
  case ("rm"): L`TRJ.GaJ  
    media = new RM(); -=\c_\O  
    break;   NyNXP_8  
  //其它类型略; HY:7? <r  
} tf`^v6m%]  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ds[|   
player.Play(media); d5:c^`  
} 9V*qQS5<p  
/hyN;.hpOO  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 *VxgARIL  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 i?^L/b`H  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 =U?dbSf1*  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 j/?kL{B  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: smo~7;  
public interface IMediaFactory fVpMx4&F   
{ onxLyx|A  
IMedia CreateMedia(); toC^LZgZ_6  
} L) T (<  
Qh\60f>0  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: 9InVQCf2J  
public class MP3Factory:IMediaFactory 4^|3TntO  
{ svH !1 b  
public IMedia CreateMedia() q^<?]8  
{ &&>ekG 9@  
  return new MP3(); VRB;$  
} ^s"R$?;h  
} 5VU2[ \  
//其它工厂略; Y`a3tO=Pd  
{F.[&/A  
public class RMFactory:IMediaFactory ye5&)d"fa(  
{ 1/J=uH  
public IMedia CreateMedia() 9~[Y-cpoi  
{ I9ep`X6Y  
  return new RM(); < h *4Q  
} Qq|57X)P*  
} f(MO_Sj]  
//其它工厂略; @|YH|/RF  
YT(AUS5n  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 BLD gt~h#  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: A6(/;+n  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) DEZve Qr=  
{ *(DV\.l`  
IMediaFactory factory = null; vUM4S26"NT  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) P+/e2Y  
{ zIAD9mQex  
  //音频媒体 E hMNap}5"  
  case ("mp3"): z-)O9PV  
    factory = new MP3Factory(); Jdj4\j u  
    break; [Z$[rOF  
  //视频媒体 wz%Nb Ly-  
case ("rm"): *gWwALGo5  
    factory = new RMFactory(); $-sHWYZ  
    break;   @E|}Y  
  //其他类型略; ?gGHj-HYJ  
} :"/d|i`T  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); G" "ZI$`  
player.Play(factory.CreateMedia()); f%}xO+.s  
} s?nR 4  
(<C3Vts))  
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。 U # qK.  
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: pZy~1L  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) YUk\Q%  
{ / %io+94  
IMediaFactory factory = null; pYf-S?Y/V  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) TuaBm1S{f  
{     <wD-qTW  
  case ("mp3"): f ) L  
    factory = new MP3Factory(); $f7l34Sf3  
    break; t"oeQ*d%  
    //其他类型略; }@d@3  
  case ("rm"): }k.Z~1y  
    factory = new RMFactory(); L ~N460  
    break;   h <<v^+m  
  //其他类型略; IW] rb/H  
} aK^q_ghh[  
IMedia media = factory.CreateMedia(); T]~ xj4  
media.Play(); ey$&;1x#5  
} 6.yu-xm  
z<' u1l3  
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。 o?Oc7 $+u  
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。 7 HYwLG:\~  
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。 uQKT  
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: >i?oC^QM  
{E|$8)58i  
<appSettings> $/Uq0U  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> KF:78C  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 7WzxA=*#  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 8zW2zkv2|#  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> FGBbO\< /  
</appSettings> dioGAai'  
O5BYD=7  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: gw<q.XL  
private void InitMediaType() 5*u+q2\F  
{ xr^LFn)  
cbbMediaType.Items.Clear(); 5wU]!bxr  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 8P\Zo8}v  
{ W ]8 QM1$  
    cbbMediaType.Item.Add(key); j8:\%|  
} J\=*#*rJ1  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; +] {G@pn  
} &s>Jb?_5Mx  
S)"Jf?  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ,f?*{Q2  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {(Es(Sb}c  
{ YKK*ER0  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); XfIJ4ZM5  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); B/Ws_Kv  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; @d1Q"9}B  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, qwAT>4  
factoryDllName).Unwrap(); nQ3A~ ()  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Bdpy:'fJn  
media.Play(); l,aay-E  
} V0a3<6@4  
aw&,S"A@  
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。 '8kP.l  
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: ~6md !o%i  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 )NT*bLRPQ  
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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