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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) !4gyrNS  
 ^##tk  
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。 lL6 bIjf  
一、传统过程化设计思想 u>e4;f`F  
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: 1#o>< ?  
public class MediaPlayer 7soiy A  
{   9t`   
private void PlayMp3() *C>B-j$  
{ b ] W^_  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); `F)Q=  
} eYJ6&).F  
Y%1 J[W  
private void PlayWav() 6L`{oSX!  
{ Q $wa<`  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); _!m_s5{  
} =SY5E{`4p  
OB-2xmZW  
public void Play(string audioType) N001c)*7Q  
{   X[F<sxw  
  switch (audioType.ToLower()) XI>|"*-l  
  { aqa%B  
    case ("mp3"): 2 d%j6D  
    PlayMp3(); IIn0w2:i  
    break; 1O<Gg<<,e  
    case ("wav"): 5)%bnLxn  
    PlayWav(); F.nJX ZnJ  
    break;       o\Ocu>:  
  }   WGxe3(d  
} }4 p3m]   
} Ib$*w)4:  
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。 Y ;JP r  
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。  }YPW@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! 1Tn0$+$.4  
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。 S}0W<H P  
二、面向对象设计思想 Yn0l}=, n  
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! y-Xd~<*Ia  
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: IB!^dhD!Q  
public class MP3 K]0Q=HY{.  
{ hJ)>BeH0  
public void Play() HLjXH#ry  
{ b?h)~j5  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ) ?AlQA  
}  ppwjr +  
} \ow3_^Bk  
u9d4zR  
public class WAV 2(s+?n.N  
{ IV"OzQONx  
public void Play() CA0SH{PdW&  
{ J2c.J/o  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); /U|>  
} vY+{zGF  
} _.Ey_K_1  
O{0TS^  
Public class MediaPlayer i0,'b61qE  
{ lu]Z2xSv  
  switch (audioType.ToLower()) }Pu|%\  
  { 1pT v6  
    case ("mp3"): &) '5_#S  
        MP3 m = new MP3(); .Pp;%  
    m.Play(); mPl2y3m%  
    break; f?-=&||f78  
    case ("wav"): {i:5XL   
    WAV w = new WAV(); &}TfJ=gj  
w.Play(); Q}a, f75  
    break;       \ 2cI=Qf  
  } $jLJ&R=?]  
}   M"q]jeaM  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 =44hI86  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) vcsrI8+  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 xB&kxW.;  
public class AudioMedia yMdAe>@  
{ 6usy0g D  
public void Play() ^uU'Qc4S=  
{ 9t`Z_HwdCb  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); MhE'_sq  
} 8 *Fr=+KN  
} sd (I@ &y  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 -c^/k_n  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: -EwtO4vLJ  
public abstract class AudioMedia Fx^e%":@ip  
{ RVlAWw(  
public abstract void Play(); |FF"vRi8a7  
} l7rGz2:?  
~2R3MF.C  
public class MP3:AudioMedia %]>LnbM>4  
{ @iC,0AK4k  
public override void Play() a@1 r3az  
{ HA +EuQE"  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); oD5VE  
} os\"(*dix  
} c0lVt)pr/  
c|f)k:Q  
public class WAV:AudioMedia  Bld%d:i  
{ R~z@voM*<  
public override void Play() m,zZe}oJ  
{ o_2mSD!  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); }]-SAM  
} c$<7&{Pb  
} =r<0l=  
i(eLE"G+  
public class MediaPlayer 9Y9 pKTU  
{   E8-8E2i,  
  //根据需要完成任务的单向分派 :+1S+w  
public void Play(AudioMedia media) RETq S  
{   $gYy3y  
  media.Play(); mY+.(N7m  
} 'O#,;n  
} ELF,T (  
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)。 &"V%n  
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。 &FQ]`g3_@  
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: NNWbbU3wjh  
public abstract class VideoMedia $N7:;X"l  
{ qXHr"  
public abstract void Play(); $(2c0S{1  
} s+"[S%  
*^'$YVd#  
public class RM:VideoMedia ^k&T?uU  
{ d|,,,+fS  
public override void Play() jg ~;s  
{ UX-l`ygl  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); e`1,jt'  
} Ga4Ru  
} X@,xwsM%tb  
SE0"25\_G  
public class MPEG:VideoMedia '/gw`MJ  
{ T=8> 0D^v5  
public override void Play() ulnG|3A9  
{ O/gBBTB  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 4|+6a6  
} D`r^2(WW  
} a8?Zb^  
dAOmqu, 6  
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。 bSW!2#~  
  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: 8G?{S.%.  
u~X]W3  
public interface IMedia >x%Z^ U  
{ :#!m(s`  
void Play(); ~lx5RTkp  
} 5a9PM(  
v= b`kCH}  
public abstract class AudioMedia:IMedia xg~ Baun  
{ MSPzOJQPy  
public abstract void Play(); 1=DUFl.  
} >w:px$g4  
ziuhS4k  
public abstract class VideoMedia:IMedia H'uRgBjWJ  
{ 2?LZW14$d  
public abstract void Play(); ArBgg[i  
} \h6_m)*H4  
dQ*3s>B[  
这样再更改MediaPlayer类的代码: U8?%Dq%i  
public class MediaPlayer W,zlR5+Jk  
{   Or&TGwo I  
public void Play(IMedia media) F+vgkqs@9  
{   HYgq@47$[  
  media.Play(); A"S{W^iL  
} %YhZ#>WT  
} w < p  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 &6/# O  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 xz dqE  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 iMnp `:*  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) mA5xke_)  
{ ^s25z=^t  
IMedia media = null; 9:^SnHAa  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Pms"YhyZ7  
{ [((P ,v*  
  case ("mp3"): wK@k}d  
    media = new MP3(); ,HXY|fYr  
    break; TY"=8}X1  
        //其它类型略; 6xSdA;<+]  
  case ("rm"): pg69mKZ$  
    media = new RM(); Qcu1&t\C  
    break;   Xj.Tg1^K"  
  //其它类型略; RE]u2R6Y  
} ,.u7([SGm  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); }E$^!q{  
player.Play(media); wy&s~lpV,7  
} X}`|"NIk.  
@dAc2<4  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 C7&4,],  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 R;6(2bTN6  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 M{+Ie?ZI  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 xW*L^97 ;  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: MyZ@I7Fb,  
public interface IMediaFactory ZbJzf]y:6  
{ XGZ1a/x;s  
IMedia CreateMedia(); XW6Ewrm=vT  
} Y5fwmH,a-  
S?nXpYr  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: uzL)qH$b  
public class MP3Factory:IMediaFactory #_{3W-35*  
{ ;5 cg<~t  
public IMedia CreateMedia() t^. U<M  
{ c@)k#/[[b  
  return new MP3(); ^w4FqdGM  
} IbQ3*  
} ~4o2!!^tI  
//其它工厂略; Q9)/INh  
,qJ/Jt$A  
public class RMFactory:IMediaFactory l>)0OP]  
{ gq`gitu0  
public IMedia CreateMedia() $Jo[&,  
{ w> `3{MTQ  
  return new RM(); j{EN %  
} vINm2%*zJ  
} $trvNbco  
//其它工厂略; ]ERPWW;^  
y4s]*?Wz  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 1]#qxjZ~  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: [;II2[5 ,  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ]V J$;v'{[  
{ 3dNOXk, #  
IMediaFactory factory = null; %..{c#V  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) H27_T]\  
{ TI:-Y@8  
  //音频媒体 T1?fC)  
  case ("mp3"): s=Pwkte  
    factory = new MP3Factory(); $-Q,@Bztq  
    break;  q%,q"WU  
  //视频媒体 v-2O{^n  
case ("rm"): vMKmHq  
    factory = new RMFactory(); 2'tZ9mK  
    break;   k'Fc:T8:~5  
  //其他类型略; B e"D0=<  
} =mYY8c Yl  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); )s1W)J?8  
player.Play(factory.CreateMedia()); tsR\c O~/  
} F>E'/r*  
y/rmxQtP  
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。 1pogk0h.:  
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~g @  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) t8 g^W K  
{ hv te)  
IMediaFactory factory = null; m/3b7c@r  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) B<(v\=xZ  
{     `s(T (l  
  case ("mp3"): ZWaHG_ U)  
    factory = new MP3Factory(); .)|r!X  
    break; =Y>_b 2  
    //其他类型略; ['j_W$8n  
  case ("rm"): 61>@-55k9  
    factory = new RMFactory(); oe,L&2Jz@  
    break;   Ej>5PXp'2  
  //其他类型略; -qz;  
} t a_!  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 5mdn77F_  
media.Play(); 2/O/h  
} o:jLM7$=  
B P%>J^  
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。 Ss+e*e5Ht  
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。 n; ;b6s5  
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。 j_c0oclSz  
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: ,  A?o  
wmdvAMN  
<appSettings> udM<jY]5p  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> _3DRCNvh  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> j#r|t+{"C  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 74hGkf^S  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 0TK+R43_  
</appSettings> CsG1HR@  
/PF X1hSu  
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: XNkw9*IT  
private void InitMediaType() W*i PseXq  
{ 1\t}pGSOeh  
cbbMediaType.Items.Clear(); KW|X\1H  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) E$]7w4,n  
{ ?it49  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 4^(u6tX5|+  
} )B.NV<m  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; lR_ 4iyqb  
} qwJeeax  
H/'tSb  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: /H&:  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )MqF~[k<-  
{ B]~#+rMK  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ?kvkkycI   
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); #R v&b@K  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; lx,^Y 647  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, fl>*>)6pm  
factoryDllName).Unwrap(); VXlTA>a }  
IMedia media = factory.CreateMedia(); bSsX)wHm  
media.Play(); ]@_M)[ x  
} A$ v Cm  
I_N(e|s\U  
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。 fvccut;K  
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: 7JNhCOBB  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 W#!![JDc  
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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