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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) $ g1wK}B3  
:>AW@SoTp  
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。 qb>|n1F_  
一、传统过程化设计思想 rE bx%u7Q  
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: hB2s$QS  
public class MediaPlayer iECC@g@a  
{   q>D4ma^  
private void PlayMp3() M[`w{A  
{ lzr>WbM{{p  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); a6 #{2q  
} wM2)KM}$  
U 3wsWSO  
private void PlayWav() B4\:2hBq  
{ qJbhPY8Ak  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); [i<$ZP  
} 8a":[Q[  
e@2E0u4  
public void Play(string audioType) ;QvvU[eb  
{   laD.or  
  switch (audioType.ToLower()) & 8:iB {n  
  { [`Qp;_K?t  
    case ("mp3"): n}ZBU5_  
    PlayMp3(); ;*j6d3E  
    break; P&-D0T_  
    case ("wav"): @]y{M;  
    PlayWav(); 8IT_mjj  
    break;       D 7;~x]*  
  }   @y;tk$e  
} @=MZ6q  
} oC@"^>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。 yv8dfl  
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。 "x=@ ,*Bk  
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! npG+# z  
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。 ]'1N_m]?  
二、面向对象设计思想 n{qw ]/  
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! 9>.<+b(>!'  
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: ,,C~j`F  
public class MP3  ycAi(K  
{ @6I[{{>X  
public void Play() Jq?^8y  
{ S7#^u`'Q_^  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); yaYIgG  
} J7 *G/F  
} UtGd/\:  
x#}j3" PP  
public class WAV  2U+z~  
{ !w;A=  
public void Play() v#<+n{B  
{ q=E}#[EgY  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); [V#&sAe  
} (X`t"*y"  
} [pC-{~  
3MBz  
Public class MediaPlayer P7BJ?x  
{ pn_gq~5ng  
  switch (audioType.ToLower()) :[X }.]"  
  { iK6<^,]'  
    case ("mp3"): &:cTo(C'  
        MP3 m = new MP3(); d)17r\*>I  
    m.Play(); 5f^`4 pT  
    break; :;hBq4h  
    case ("wav"): 8HH.P`Vk#  
    WAV w = new WAV(); ]B[/sqf  
w.Play(); )8N)Z~h  
    break;       ^B"_b?b  
  } v_1JH<GJ-  
}   b#\ k Z/W  
  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。 A0N ;VYv  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) ~_l: b  
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。 U}vtVvx  
public class AudioMedia (EF$^FYPK  
{ H @&"M%  
public void Play() \<MTY:  
{ BS<>gA R;/  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); E<m"en&v  
} Dk{nOvZu<  
} EBn:[2  
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)。 Vo9)KxR  
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: abk:_  
public abstract class AudioMedia [F>n!`8  
{ :+Je989\[C  
public abstract void Play(); .D2ub/er  
} 0?4^.N n3  
 V\7u  
public class MP3:AudioMedia bM3'm$34  
{ 2Nt]Nj`  
public override void Play() MT#[ - M\  
{ 7zk m  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); K?9H.#(  
} aid)q&AcQ  
} ]I*#R9  
|sZ9 /G7  
public class WAV:AudioMedia  q&Ua(I  
{ 5bqYi  
public override void Play() WZO 0u  
{ O [ ;6E  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); f.xSr!  
} r@V(w`  
}  D]>86&  
1MzB?[gx  
public class MediaPlayer eEds-&_  
{   WE8L?55_Au  
  //根据需要完成任务的单向分派 t-ReT_D|;  
public void Play(AudioMedia media) &)'kX  
{   vR.6^q  
  media.Play(); %^@0tT  
} Fb4S /_ V  
} 0PX@E-n  
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)。 1ZH8/1gWI  
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。 x:wq"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: 1XKIK(l  
public abstract class VideoMedia YwTtI ID%  
{ $HnD|_*  
public abstract void Play(); Fe>#}-`  
} /SM#hwFxJ&  
"lj:bxM2C  
public class RM:VideoMedia 9Qm{\  
{ ' xq5tRg>  
public override void Play() cngPc]?N  
{ K>p:?w  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); Fl(ZKpSZU  
} 5TW<1'u  
} $G([#N<  
gmH0-W)=  
public class MPEG:VideoMedia :QY9pT  
{ Qz90 mb  
public override void Play() !{=%l+^.  
{  k`zK  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ON=ley  
} o\YdL2:X  
} *} 4;1OVT  
8i 'jkyInT  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 nQ*oOxe|X  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: )$.9Wl Q  
B'~i Z65  
public interface IMedia :z5I bas:  
{ 7.'j~hJL  
void Play(); +[nYu)puP  
} ll^O+>1dO  
e/I{N0SR  
public abstract class AudioMedia:IMedia o~N-x*   
{ `-e}:9~q  
public abstract void Play(); `)_FO]m}jS  
} Z s!q#qM  
p+1B6j  
public abstract class VideoMedia:IMedia N9hWx()v  
{ sSb&r  
public abstract void Play(); g}`CdVQ2M<  
} RR {9  
6q7Y`%j  
这样再更改MediaPlayer类的代码: `l@t3/  
public class MediaPlayer h.%Qn vL  
{   : .eS|  
public void Play(IMedia media) *J- jr8&  
{   ::t !W7W  
  media.Play(); PU\q.y0R  
} rMx_ <tXX  
} AYtcN4\/  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 a.ME{:a%  
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。 667tL(  
  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。 NWcF9z%@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) k.hSN8  
{ gKEvgXOj  
IMedia media = null; r!=VV!XZ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) g9`ytWmM  
{  5Ww\h  
  case ("mp3"): 7}?z=LHb3  
    media = new MP3(); LD"}$vfs  
    break; Eu}A{[^\  
        //其它类型略; 7~g0{W>Zm  
  case ("rm"): 8XE0 p7  
    media = new RM(); oz r+6z  
    break;   /FXfu  
  //其它类型略; &Vm[5XW  
} .5zJ bZ9  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 3<SC`6'?  
player.Play(media); m)2U-3*iX  
} -M9 4 F  
?q6eV~P  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 9]9(o  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 *]k"H`JoFC  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 n*|-"'j  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 Fs~-exY1  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: &}?e:PEy  
public interface IMediaFactory n[7zK'%Dxg  
{ YLr2j 7  
IMedia CreateMedia(); ^u<+tV   
} XP1_{\  
r-uIFhV^  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: g==^ioS}*  
public class MP3Factory:IMediaFactory ZaV@}=Rd8  
{ w|ei*L  
public IMedia CreateMedia() [!$>:_Vq/  
{ c }cboe2  
  return new MP3(); /267Q;d C)  
} EORAx  
} 8t"DQ Y-R  
//其它工厂略; /otgFQ_  
 #pK)  
public class RMFactory:IMediaFactory Sn,z$-;h;  
{ Rx<F^J  
public IMedia CreateMedia() NoIdO/vy"  
{ M?`06jQD.  
  return new RM(); n40Z  
} Plv+mb  
} w9BH>56/"  
//其它工厂略; h)8_sC  
.42OSV  
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。 C?J%^?v  
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: hkxZ=l  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) bL%)k61G_v  
{ t$2{U  
IMediaFactory factory = null; R&p53n  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) XDQ1gg`  
{ YKk%;U*  
  //音频媒体 _XtY/7n  
  case ("mp3"): <k1gc,*  
    factory = new MP3Factory(); 4 n( f/  
    break; W525:h52{  
  //视频媒体 pQi -  
case ("rm"): ZG|T-r;~  
    factory = new RMFactory(); c9'b `#'  
    break;   Ws@s(5r  
  //其他类型略; 9p<l}h7g  
} ??;[`_h{bz  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); }Q_i#e(S  
player.Play(factory.CreateMedia()); v]>(Ps )R  
} 8'$n|<1X  
y.2 SHn0  
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。 N3)EG6vE*  
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: .nJGxz+X"  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) <Th.}=  
{ j7zQ&ANF  
IMediaFactory factory = null; D1a4+AyI  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) vbU{Et\ ^  
{     !k) ?H* ^@  
  case ("mp3"): ,q1RJiR  
    factory = new MP3Factory(); b7/4~_s  
    break; ZhU2z*qN#  
    //其他类型略; }^t?v*kcA  
  case ("rm"): 5q[@N  J  
    factory = new RMFactory(); N 2\,6<  
    break;   1^mO"nX  
  //其他类型略; l0f6Lxfz  
} Vow+,,oh  
IMedia media = factory.CreateMedia(); HV?@MBM  
media.Play(); h";sQ'us  
} !% Md9Mu!o  
(nm&\b~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。 uU0'y4=  
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。 &H6Fkza;4  
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。 QQJ cvaQ  
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: FrS>.!OFn  
S_zE+f+ 2  
<appSettings> v?rN;KY#pK  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> b~-9u5.L1  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> "A7tb39*  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> A'T! og|5  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> <\u%ZB  
</appSettings> QQcJUOxT9  
wS GUNP9  
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: Zx6BK=4G  
private void InitMediaType() B(hNBq7  
{ _#I0m(  
cbbMediaType.Items.Clear(); 8oK30?  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) e5dwq  
{ xYbF76B  
    cbbMediaType.Item.Add(key); r BaK$Ut  
} 6k-]2,\#  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Y (Q8P{@(  
} YAD9'h]d\  
!Qy3fs  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: m T;z `*  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) :gmVX}  
{ y9 "!ys  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); q;+qIV&.:  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 1-`8v[S  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; |dvcDx0|K  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 7ORwDR,`5  
factoryDllName).Unwrap(); `y4+OXZ^  
IMedia media = factory.CreateMedia(); O1QHG'00  
media.Play(); iIg_S13  
} Z"A:^jZ<s  
{"s8X(#_sC  
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。 1cPi>?R:  
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: Z|u_DaSrr|  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 |e!Sm{#!  
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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