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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) YL$#6d  
Y_H|Fl^  
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。 s C/5N  
一、传统过程化设计思想 ?W#>9WQi  
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: RW#&f*  
public class MediaPlayer zi-; 7lT  
{   $!(J4v=X  
private void PlayMp3() y2>XLELy  
{ JwkMRO  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 7(q EHZEr  
} WxN@&g(  
rW~hFSrV[o  
private void PlayWav() eC9nOwp]xH  
{ h;^H*Y&`  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); !zd]6YL$  
} qB`-[A9HPe  
KNkVI K  
public void Play(string audioType) `YZK$ -,  
{   tKnvNOhn  
  switch (audioType.ToLower()) ,}("es\b  
  { x"n!nT%Z  
    case ("mp3"): [ _jd  
    PlayMp3(); 8f^QO:  
    break; (d L;A0L  
    case ("wav"): *@XJ7G[  
    PlayWav(); ;Y&<psQeb  
    break;       1kiS."77x  
  }   k,~I>qg  
} HF3W,eaqK  
} b V)mO@N~w  
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。 Zd~l_V f  
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。 w4:  
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! Tn$/9<Q  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 y5td o'Ex  
二、面向对象设计思想 Q\P?[i]  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! @E(_H$|E  
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: (5^bU<  
public class MP3 6vx0F?>_  
{ Hcp)Q76X  
public void Play() F~NmLm  
{ A,tmy',d"  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); d!V;\w  
} [r_YQ*+ej  
} k *a?Ey$  
e~Oge  
public class WAV N W/RQ(  
{ PRs[! EB6  
public void Play() X&B2&e;  
{ $_j\b4]%  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); qdlz#-B  
} .,)C^hs@  
} Dlc=[kf9  
z!z+E%H^  
Public class MediaPlayer (&2 5 8i,  
{ {^r8uKo:~  
  switch (audioType.ToLower()) q8j W&_  
  { *PXlbb  
    case ("mp3"): )FNvtLZ  
        MP3 m = new MP3(); '7+e!>"  
    m.Play(); /[[_}\xI%  
    break; IfGmA.O  
    case ("wav"): 6#,VnS)`q  
    WAV w = new WAV(); 4CzT<cp  
w.Play(); 0Zt=1Tv  
    break;       >S3,_@C  
  } G_fP%ovh  
}   Dr;-2$Kt/&  
  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。 U"1z"PcV  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) c$cb2V7,  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 To x{Sk3L  
public class AudioMedia [d( @lbV0  
{ : ryE`EhB  
public void Play() Im NTk  
{ -~nU&$ccL  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); Hs%;uyI@$  
} ])d_B\)Kck  
} E]^wsS>=  
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)。 `/zx2Tkk  
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: a(+.rf;  
public abstract class AudioMedia HFJna2B`  
{ 3DNw=Ic0k  
public abstract void Play(); eYQq@lrWv  
} t0 [H_  
rf2+~B{$,  
public class MP3:AudioMedia y7K&@ Y  
{ hAPWEh^  
public override void Play() 8\z5*IPGs  
{ K$S:V=y%r7  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 8Ol#-2>k$  
} 5t` :=@u  
} Pj4WWKX  
-&PiD  
public class WAV:AudioMedia  2 EG`  
{ *O>OHX  
public override void Play() n:hHm,  
{ a ?LrSk`  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); byj}36LN62  
} VDCG 5QP6(  
} '=|2, H]  
0]x gE  
public class MediaPlayer @a AR99M  
{   BPp`r_m8w}  
  //根据需要完成任务的单向分派 `rt  
public void Play(AudioMedia media) |5uvmK  
{   ;Z\1PwT  
  media.Play(); K;%P_f/KJP  
} vvJ{fi  
} s "KPTV  
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)。 ^CIO,I  
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。 2$>"4 N  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: 8 |>$M  
public abstract class VideoMedia :r?gD2q  
{ &RRHmJI:  
public abstract void Play(); w2-:!,X  
} <ptgFR+  
m/,.3v  
public class RM:VideoMedia @ ;%+Ms  
{ QXXB>gOY5  
public override void Play() s}MD;V&0  
{ 1Sk=;Bic  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); )E--E+j  
} R,mOV8y"W[  
} Fai_v{&?  
k lLhi<*  
public class MPEG:VideoMedia ` ZO#n  
{ Z(fXN$  
public override void Play() Gp0H[-oF  
{ bRSE"B  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file.");  U 6((  
} k)Y}X)\36  
} t' )47k\  
a;=)`  
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。 2nSX90@:  
  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: ;x 9_  
en"]u,!  
public interface IMedia s@USJ4#  
{ ?LJDBN  
void Play(); 2TH13k$  
} >FO4]  
j]-0m4QF  
public abstract class AudioMedia:IMedia Lk?%B)z  
{ +D[|Mi  
public abstract void Play(); |eN#9Bm  
} 5a$Q}!6E.Y  
X9W'.s.[Q  
public abstract class VideoMedia:IMedia gZa/?[+  
{ ]Gk;n/! B  
public abstract void Play(); \!!qzrq  
} QucDIZ  
|Z]KF>S]  
这样再更改MediaPlayer类的代码: l;*/F`>c  
public class MediaPlayer PI KQ}aq=  
{    ]/l"  
public void Play(IMedia media) "Di27Rq  
{   !Tc jJ2T  
  media.Play(); M^q< qS>d  
} Ttr)e:  
} @ |bN[XL  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 4( Q_J4}P  
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。 /z<7gd~oU  
  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。 ^$8@B]*  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) bsfYz  
{ G.2\Sw  
IMedia media = null; B,Pbm|U1  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) U GA_^?4  
{ `pMI @"m  
  case ("mp3"): h |Ofi  
    media = new MP3(); gMN>`Z`fV  
    break; 4LG[i}u.N  
        //其它类型略; 26SXuFJ@  
  case ("rm"): $w,?%i97  
    media = new RM(); 4Zz%vY  
    break;   06ndW9>wD)  
  //其它类型略; 0c2O'&$au  
} W''%{A/'  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 9+:SS1_  
player.Play(media); @uh^)6i]/  
} kJQH{n+)R  
w=NM==cLj  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 mf~Joluc J  
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。 a ~s:f5S>  
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。 j6!C/UgQ  
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。 "_LDs(&  
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: zKh^BwhO|X  
public interface IMediaFactory i-.]onR  
{ z7vc|Z|  
IMedia CreateMedia(); \,UpFuU\  
} @nC][gNv  
b 7XTOB_HO  
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: ;jgk53lo  
public class MP3Factory:IMediaFactory _Y{8FN(4  
{ Hw0S/ytY  
public IMedia CreateMedia() M~rN17S  
{ XmZs4~\K$G  
  return new MP3(); s3(mkdXv  
} U0ZT9/4  
} Yfbo=yk  
//其它工厂略; y?6J%~\WP  
\ltbiDP2  
public class RMFactory:IMediaFactory -yP|CZM  
{ {yo{@pdX>  
public IMedia CreateMedia() HbOLf  
{ m|') A  
  return new RM(); C VXz>oM  
} d4ga6N3'  
} 9"W3t]  
//其它工厂略; Yvi.l6JL  
"[wkjNf%  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 {[|je ]3v  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: n-"(lWcp  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Arr(rM  
{ ?|i C-7{8L  
IMediaFactory factory = null; qjBF]3%t%  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Wg!<V6}  
{ c-`'`L^J  
  //音频媒体 }1xD*[W  
  case ("mp3"): Cs!z3QU  
    factory = new MP3Factory(); w"Q/ 6#!K  
    break; XRl!~Y|  
  //视频媒体 9QXBz=Fnf  
case ("rm"): +YJpVxYmZ  
    factory = new RMFactory(); HXeX !  
    break;   +g9C klJ  
  //其他类型略; Exb?eHO  
} q`Rc \aWB%  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); La2f]+sV  
player.Play(factory.CreateMedia()); qjm6\ii:)  
} V}Ok>6(~  
U/#X,Bi~  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 +vr|J:  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: gAudL)X  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ^)nIf)9}7  
{ *'-[J2  
IMediaFactory factory = null; We`6# \Z X  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) kC_Kb&Q0  
{     E%b*MU  
  case ("mp3"): wbpz,  
    factory = new MP3Factory(); W>_K+: t  
    break; ;f!}vo<;  
    //其他类型略; 6"oG bte  
  case ("rm"): <eh<4_<qF  
    factory = new RMFactory(); eqY8;/  
    break;   0Yk$f1g  
  //其他类型略; yC:C  
} qNuBK6E#4  
IMedia media = factory.CreateMedia(); I.6 qA *  
media.Play(); , 3&D A  
} Q)/oU\  
S'_2o?fs  
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。 TpGnSD  
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。 1F' x$~ZI  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 q/h , jM  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: s~NJy'Y  
HhZ>/5'(  
<appSettings> g=na3^PL6  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> (|2:^T+  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> oWLv-{08  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ysH'X95  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> MqAN~<l [  
</appSettings> 'PvOOhm,  
Mp3nR5@d$  
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: K'c[r0Ew  
private void InitMediaType() V r7L9%/wg  
{ I_s*pT  
cbbMediaType.Items.Clear(); Z]SUr`Z  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) m4on<5s/  
{ +zg3/C4 S  
    cbbMediaType.Item.Add(key); wZg~k\_lF  
} {00Qg{;K|  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 8zO;=R A7%  
} X/f?=U  
vn x+1T  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: M,vCAZ  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ZK4d;oa",  
{ (:>Sh0.  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); B%I<6E[D  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); j a'_syn  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; |/%X8\  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, `D?  &)Y  
factoryDllName).Unwrap(); 0i>>CvAl}  
IMedia media = factory.CreateMedia(); <xlyk/  
media.Play(); Tl L,dPM  
} LlcH#L$  
$ vBFs]h  
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。 tx$`1KA  
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: b?j\YX[e  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 P]0/S  
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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