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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) NDmTxW#g  
\dq}nOsX*  
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。 l<89[{9o  
一、传统过程化设计思想 FA+'E  
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: {hE\ECT-  
public class MediaPlayer =/|2f; Q  
{   U^xz>:~  
private void PlayMp3() npJyVh47  
{ 3Dm`8Xt  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 7M#irCX  
} )PU_'n=>  
`!JcQ'u  
private void PlayWav() #cZ<[K q6  
{ [5iBXOmpS=  
  MessageBox.Show("Play the wav file.");  /uyZ[=5  
} 2brxV'tk  
|#)S`Ua1  
public void Play(string audioType) {FrcpcrQa  
{   %]iDhXLr  
  switch (audioType.ToLower()) g aq"+@fH  
  { -q8R'?z[  
    case ("mp3"): k4AF .U`I  
    PlayMp3(); Pf4b/w/  
    break; wB~5&:]jr  
    case ("wav"): tr<iFT}C  
    PlayWav(); ?Ji nX'z  
    break;       qi&;2Yv  
  }   C.& R,$  
} BbV@ziL  
} d7*fP S  
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。 Rl%?c5U/$  
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。 nKO4o8js{{  
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! Cd"cU~HAB  
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。 6^'BhHP  
二、面向对象设计思想 &azy1.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! _@gd9Fi7J  
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: 9CxFj)#5F  
public class MP3  V/8"@C  
{ DUAI  
public void Play() _!} L\E~  
{ gZ^'hW-{  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); p;Lp-9H\33  
} Hkv4^|  
} .wb[cCUQ  
S]O0zv^}  
public class WAV a9"1a'  
{ KcK,%!>B  
public void Play() k|Syw ATr  
{ ~kJ}Z<e  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); | k:ecw  
} bRhc8#kw)  
} REj<2Lo  
MKr)6PG,  
Public class MediaPlayer 0[O."9  
{ 6N<v&7cSB  
  switch (audioType.ToLower()) 2jUEL=+Y  
  { FD+y?UF  
    case ("mp3"): \?VNr2   
        MP3 m = new MP3(); [2 yxTK  
    m.Play(); sb3k? q  
    break; y-/,,,r  
    case ("wav"): l0&Y",vy  
    WAV w = new WAV();  u51%~  
w.Play(); 1e'Ez4*  
    break;       jk\04k  
  } NO%x 2dx0  
}   3`mM0,fY  
  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。 ]((Ix,ggP  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) *>#mI/#}  
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。 'Wv`^{y <^  
public class AudioMedia ;L{#TC(]J]  
{ EW:tb-%`  
public void Play() _>LI[yf{  
{ V(5=-8k  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); |RA|nu   
} qIC9L"I  
} WCpCWtmy  
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)。 L#}HeOEi[  
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: \@K KX  
public abstract class AudioMedia  el"XD"*  
{ Hx|<NS0}_  
public abstract void Play(); yltzf #%  
} |_ADG  
l )m]<E X  
public class MP3:AudioMedia $ OAak  
{ 0Gr^#`  
public override void Play() "{lw;AA5F  
{ VOY#Y*)g  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); (=/%_jj  
} }R\9y bv  
} l?rT_uO4  
*Bj7\8cKC  
public class WAV:AudioMedia nB+UxU@  
{ 97]$*&fH  
public override void Play() qVidubsW  
{ I.qP$j  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ?vd_8C2B  
} y. A]un1  
}  uK_R#^  
,Q2?Z :l  
public class MediaPlayer OZ9ud ]@\  
{   s&gzv=v  
  //根据需要完成任务的单向分派 ifYC&5}SI  
public void Play(AudioMedia media) ,m08t9F  
{   ee7{5  
  media.Play(); B/n/bi8T  
} RhPEda2  
} c'LDHh7b  
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)。 s.8]qQRr  
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。 TlA*~HG<Q  
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: iax6o+OG|  
public abstract class VideoMedia qtQB}r8  
{ r'GD  
public abstract void Play(); { yvKUTq`  
} '(4#He?Gd  
>JWW2<  
public class RM:VideoMedia UojHlTg#bT  
{ f5droys9  
public override void Play() -eA3o2'  
{ |K jy4.2  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); >@T(^=Q  
} [:MpOl-KIz  
} [|NgrU_.  
+=qazE<:0  
public class MPEG:VideoMedia fK'qc L  
{ Y unY'xY  
public override void Play() ?#cX_  
{ rP=!!fC1;  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); #SR"Q`P  
} '~Z#h  P  
} $:aKb#l)  
dl%KD8  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 bns([F  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: R06zca  
R'.YE;leBG  
public interface IMedia jxt^d  
{ y9>?  
void Play(); 2|8&=K /  
} 2S{IZ]  
6$l6>A  
public abstract class AudioMedia:IMedia 2Q/#.lNL  
{ 4=T>Iy  
public abstract void Play(); c/g"/ICs  
} G3.MS7 J  
N)0I+>, ^  
public abstract class VideoMedia:IMedia yU"'h[^  
{ pR VL}^Rk  
public abstract void Play(); >UQ`@GdafR  
} Q.dHg7+D  
n* 7mP   
这样再更改MediaPlayer类的代码: ?pLKUAh  
public class MediaPlayer P!Mz5QZ+  
{   G#~6a%VW  
public void Play(IMedia media) ic+tn9f\  
{   j1LL[+G-"_  
  media.Play(); -c1$>+  
} KT5"/fv  
} ZV=)`E`I|  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 QCI-YJ&o  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 qZ:--,9+  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 p(5'|eqBV  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Hsoe?kUHF  
{ }k-rOi'jL  
IMedia media = null; SLiQHWw*J  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) *Y2d!9F}Sa  
{ u}[Z=V  
  case ("mp3"): zg3q\ ~  
    media = new MP3(); KLc<c1BZ  
    break; h2Pvj37  
        //其它类型略; Ef}rMkv  
  case ("rm"): rdL>yT/A  
    media = new RM(); `B^ HW8  
    break;   t-vH\m  
  //其它类型略; & q(D90w.  
} jx=2^A/i2-  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); f y|Ae  
player.Play(media); mST/u>'  
} fYU-pdWPT  
#\&jM -.-  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 KL4Z||n  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 D/jS4'$vA  
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。 JQ*CF(9  
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。 fRTQ5V  
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: sf|[oD  
public interface IMediaFactory TV>UD q  
{ 8^H <dR  
IMedia CreateMedia(); ;tR,w   
} D [#1~M  
qYMTud[Vf  
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: h4xRRyK  
public class MP3Factory:IMediaFactory ]0HlPP:2  
{   0%  
public IMedia CreateMedia() [-@Lbu-|  
{ FafOd9>AO  
  return new MP3(); .<|7BHL  
} kCRP?sj  
} >F zu]G4]  
//其它工厂略; !J}Bv  
Xeg g2.Kk  
public class RMFactory:IMediaFactory ;UU+:~  
{ ZQHANr= 6  
public IMedia CreateMedia() x)h p3&L  
{ x. 7Ln9  
  return new RM(); ?PIOuN=  
} K"cN`Kj<*-  
} 8"a[W3b  
//其它工厂略; r )cG ee  
e1dT~l  
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。 5o~;0K]  
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: Ksq{=q-T  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) dpO ZqhRs.  
{ (8<U+)[tPy  
IMediaFactory factory = null; 1 )aB']K%  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) :bLLN  
{ m CFScT  
  //音频媒体 zY<=r.m4  
  case ("mp3"): c}II"P  
    factory = new MP3Factory(); uvK1gJrA)  
    break; R}Ih~zw  
  //视频媒体 |wKC9O@%  
case ("rm"): CQo<}}-o  
    factory = new RMFactory(); Tn+6:<OFdO  
    break;   9L}=xX`>?  
  //其他类型略; i#t)tM"  
} -E4e8'P;5  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); /?%zNkcxu  
player.Play(factory.CreateMedia()); ;}b.gpG  
} 4VjP:>*p  
7_WD)Y2yS  
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。 v1yNVs \}  
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: y>vr Uxgo  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 7m6@]S6  
{ 'AX/?Srd  
IMediaFactory factory = null; +$:bzo_u  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) CT@JNG$<"  
{     \v7M`! &  
  case ("mp3"): 6@-VLO))O  
    factory = new MP3Factory(); Kr!(<i  
    break; 0xVue[ep  
    //其他类型略; P1b5=/}:V  
  case ("rm"): vMsb@@O\\  
    factory = new RMFactory(); \gRX:i#n  
    break;   ( w(GJ/g  
  //其他类型略; O|J`M2r  
} m}] bP  
IMedia media = factory.CreateMedia(); he0KzwBF  
media.Play(); +B$ o8V  
} EKsL0;FV  
sO~:e?F  
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。 7hq*+e  
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。 6 6x> *  
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。 +A 6xY  
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:  T|NNd1>  
`MAluu+b  
<appSettings> >-YPCW  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> CwQgA%) !i  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> d/G`w{H}y  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> e%w>QN`  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> F#KO!\iA+  
</appSettings> <N11$t&_  
"q(#,,_  
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: klduJ T >  
private void InitMediaType() SF2A?L?}+  
{ q1sK:)Hu+  
cbbMediaType.Items.Clear(); zhbp"yju7  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 9 WsPBzi"T  
{ $d M: 5y  
    cbbMediaType.Item.Add(key); `y; s1nL  
}  H  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ~d :Z |8  
} s7 IaU|m  
7pDov@K<{  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: h V@C|*A  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 0x!XE|7I  
{ Yhl {'  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 3Xgf=yG:M  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); rK W<kQT  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; AAjsb<P  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, :B?XNo  
factoryDllName).Unwrap(); rr fL [  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ;/#E!Ja/ u  
media.Play(); kVk^?F  
} E]`)  
jy`jxOoG~Z  
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。 F|q-ZlpW-  
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: 2mAXBqdm  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 8munw  
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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