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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) *)u%KYGr  
wMvAm%}+  
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。 DT#F?@LG(  
一、传统过程化设计思想 8qF OO3c\V  
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: @h)Z8so  
public class MediaPlayer Nm4 h  
{   NPjNkpWm&=  
private void PlayMp3() "p\5:<  
{ tx_h1[qi  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); h= Mmd  
} 'LW~_\  
l:- <CbG  
private void PlayWav() ~;/}D0k$x  
{ ^={s(B2  
  MessageBox.Show("Play the wav file.");  Xn=  
} -ztgirU  
_oAWj]~rO  
public void Play(string audioType) &Fy})/F3v  
{   E@[ZwTnJ  
  switch (audioType.ToLower()) Mp,aQ0bNS  
  { 7Q>bJ Ek7  
    case ("mp3"): /:-Y7M*   
    PlayMp3(); 1.IEs:(;  
    break; q)Qg'l^f  
    case ("wav"): *wp>a?sG\  
    PlayWav(); _Y _v&  
    break;       C2(VYw  
  }   D7|qFx;]g  
} .{,fb  
} M T]2n{e  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 4D=^24f`0  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 Aw"Y_S8.  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! Hkzx(yTi  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 '1vm]+oM  
二、面向对象设计思想 Q|7l!YTzVu  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! < VrHWJo  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 5-2#H?:U  
public class MP3 MN<uIqG  
{ /v8yE9N_  
public void Play() oxZXY]$y  
{ P={8qln,X  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _>RTef L5  
} 4RL0@)0F  
} |] cFsB#G  
D*}_L   
public class WAV eJ+@<+vr;x  
{ QA=mD^A  
public void Play() GD@|X wK){  
{ |f{(MMlj  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); hp3 <HUU  
} 2#)z%K6T  
} ioJ|-@! #o  
#,CK;h9jy!  
Public class MediaPlayer 5fY7[{ 2  
{ Ng|c13A=  
  switch (audioType.ToLower()) 'LMMo4o3  
  { nh*hw[Ord  
    case ("mp3"): )SzgMbF6  
        MP3 m = new MP3(); 8fWk C<f}  
    m.Play(); \V%l.P4>e  
    break; m<I>NYfE  
    case ("wav"): <_3OiU= w  
    WAV w = new WAV(); 5ggsOqH  
w.Play();  LOi/+;>  
    break;       ,t@B]ll  
  } cxz\1Vphd  
}   p5`={'>-  
  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。 7u<C&Z/  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) P-?R\(QYtR  
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。 U0@Qc}y  
public class AudioMedia )MeeF-Ad6  
{ H6Q!~o\"H  
public void Play() K+3+?oYKH  
{ K9QC$b9(  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); WPDi)U X  
} &F~97F)A)  
} K;lxPM]  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 f^|r*@o  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: j]'ybpMT"  
public abstract class AudioMedia jL,P )TC  
{ -)9aY.  
public abstract void Play(); 0mR^%+~  
} cP^c}e*;NS  
,;)_$%bHc  
public class MP3:AudioMedia :wY(</H  
{ v{;^>"5o  
public override void Play() P2 fiK  
{ Kr%w"$<  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); E~ +g6YlT  
} SQ-CdpT<  
} :0'vzM  
#tN!^LLi  
public class WAV:AudioMedia ]PQ6 em  
{ o}e]W,  
public override void Play() {]Ec:6  
{ guk{3<d:Jy  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Xk`'m[  
} 9w.ZXd  
} /|p6NK;8L  
-Ra-Ux  
public class MediaPlayer /3j3'~0  
{   dmPAPCm%y  
  //根据需要完成任务的单向分派 s|D[_N!|  
public void Play(AudioMedia media) &Ivf!Bgm{Z  
{   FZ5 Ad&".@  
  media.Play(); K;*B$2Z#k  
} [7Liken  
} |h-e+Wh1  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 -\~HAnh  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 M.``o1b  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: [sZ ,nB/  
public abstract class VideoMedia AHet,N  
{ qo7jrY5G  
public abstract void Play(); WZ N0`Od  
} 09J,!NN  
jIjW +D`  
public class RM:VideoMedia OZ4%6/  
{ |Ge!;v  
public override void Play() an)Z.x  
{ %mRnJgV5k  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 9`cj9zz7  
} lyw)4;wt\  
} DHVfb(H5e  
#&sn l  
public class MPEG:VideoMedia AA5UOg\jI  
{ 0}9  
public override void Play() J<MuWgx&  
{ ZM_-g4[H  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); P\&n0C~  
} ;CDa*(e  
} Q1RUmIe_&  
@=qWwt4~  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 <G#Q f|&  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: !RwMUnp  
yAQ)/u[|  
public interface IMedia p~z\&&0U0  
{ 3XhLn/@  
void Play(); dG)}H _  
} b q8nV  
u_.Ig|Va  
public abstract class AudioMedia:IMedia <*z9:jz Q  
{ \Wb3JQ)  
public abstract void Play(); ' pfkbmJ  
} smPZ%P}P+c  
/ gP"X1.  
public abstract class VideoMedia:IMedia ! _?#f|  
{ ]Uul~T  
public abstract void Play(); < ;fI*km  
} M<ba+Qn$  
*/j[n$K>~`  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 6A-nhvDP  
public class MediaPlayer @!B% ynrG  
{   v(l:N@L  
public void Play(IMedia media) =W"9a\m  
{   )| F O>  
  media.Play(); uXVs<im  
} C,,S<=L:  
} KA elq*  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 -NUA  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 `Gh#2 U  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 gt!t Du  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) CUx [LZR7m  
{ Iy@6cd,)S  
IMedia media = null; 4)d"}j  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 5)i+x-  
{  dQI6.$?  
  case ("mp3"): ZX0!BS  
    media = new MP3(); K5 Z'kkOk  
    break; T *rz#O  
        //其它类型略; [q~3$mjQ  
  case ("rm"): !gj_9"<  
    media = new RM(); Xd'B0kQaT  
    break;   T<U_Iq  
  //其它类型略; d8VFa'|  
} j!K{1s[.y  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); PF:'dv  
player.Play(media); S~V?Qe@&Z  
} 3H`ES_JL  
$Fv|w9  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 0[1/#0$  
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。 [~k!wipK  
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。 C0;:")6~  
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。 \+)AQ!E  
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: x%55:8{  
public interface IMediaFactory qKNHhXi  
{ S=3H.D!f  
IMedia CreateMedia(); ,m;G:3}48  
} E*8 3N@i  
6Q NO#!;  
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: %=5m!"F  
public class MP3Factory:IMediaFactory :7pt=IA  
{ \/?&W[TF  
public IMedia CreateMedia() `,Y/!(:;  
{ H'x_}y  
  return new MP3(); a@N 1"O  
} c6LPqPcN  
} yS@xyW /  
//其它工厂略; H~?p,h  
J pKCux  
public class RMFactory:IMediaFactory L[lS >4e N  
{ ?]0bR]}y  
public IMedia CreateMedia() B2,JfKk/  
{ b#:!b  
  return new RM(); ^Kn:T`vB  
} \0z<@)r+AJ  
} W+#Zmvo  
//其它工厂略; $rH}2  
lfte   
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 _tfi6UQ&lY  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: 8v\^,'@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /qweozW_+  
{ VevDW }4q*  
IMediaFactory factory = null; nh>lDfJV<  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) )0{ZZ-beG  
{ y@\J7 h:  
  //音频媒体 2UEjn>2  
  case ("mp3"): VP:9&?>G  
    factory = new MP3Factory(); mxl"Y&l2<  
    break; n4 J*04K  
  //视频媒体 G/&Wc2k  
case ("rm"): 6Wc.iomx8  
    factory = new RMFactory(); 90!67Ap`x  
    break;   -{eI6#z|\A  
  //其他类型略; lNB<_SO  
} .<.#g +  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 7DIFJJE'  
player.Play(factory.CreateMedia()); Mgg m~|9)  
} ^qV6 khg  
S3?U-R^`  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 9/6=[)  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: I|)U>bV  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) AHn Yfxv_  
{ z:JJ>mxV  
IMediaFactory factory = null; SHN'$f0Mb  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) YfVZ59l4y6  
{     bw OG|\  
  case ("mp3"): I5w> *F   
    factory = new MP3Factory(); 6G<gA>V  
    break; w~WW2 w  
    //其他类型略; (r"2XXR  
  case ("rm"): r*t\F& D  
    factory = new RMFactory(); rY]QTS">o  
    break;   YFs!,fw'  
  //其他类型略; {S5j;  
} ,\D* =5  
IMedia media = factory.CreateMedia(); IeGVLC  
media.Play(); 2g%p9-MO]I  
}  $ 1v'CT  
"%K[kA6  
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。 NSQ#\:3:S  
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。 9v(k<('_  
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。 01vKx)f  
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: 4! DXj0^  
X5c)T}pyv  
<appSettings> 3zo:)N \K  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> !Q5NV4gd+  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> n^%",*8gD*  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> _:VIlg U  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> }vt>}%%  
</appSettings> YF<U'EVU-  
~3qt<"  
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: sjwD x0(7=  
private void InitMediaType() |Q*{yvfEo  
{ |]j2T 8_=  
cbbMediaType.Items.Clear(); CG[04y  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) T&s}~S=m  
{ _#T bO fu  
    cbbMediaType.Item.Add(key); `*--vSi  
} I.u[9CI7HU  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; NnqAr ,  
} &v<Am%!N  
/@+[D{_Fw  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: tz/NR/[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 5ii:93Hlj  
{ h"On9  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ')1p  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); yo_;j@BGR  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; z9HUI5ns  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, v?`DP  
factoryDllName).Unwrap(); kr>F=|R]  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 31~Rs?~f(  
media.Play(); &E`=pe/e  
} 287)\FU;3  
4pZ=CB+j  
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。 l]z=0  
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: ,w0Io   
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 lW3wmSWn%  
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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