面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) /%P|<[<
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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。 @+,J^[ y
一、传统过程化设计思想 h>A~..
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: 5Lo\[K>j
public class MediaPlayer X`n)]~
{ v"po}K
private void PlayMp3() Ew9\Y R}
{ <EHgPlQn
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Pm
Zb!|
} X,Q'Xe/
x bsk
private void PlayWav() 2A5R3x=\
{ |IL/F]I
MessageBox.Show("Play the wav file."); n*Q~<`T
} Q=+*OQV29
l[G&=/R@H
public void Play(string audioType) +li<y`aw0
{ vs`"BQYf
switch (audioType.ToLower()) t\/i9CBn
{ f2abee
case ("mp3"): i 1{Lx)
PlayMp3(); =[7[F)I~O
break; DF>LN%a~
case ("wav"): L T.u<ThR}
PlayWav(); LrL
ZlJf
break; KO ~_
}
,'KS:`m!
} ?c$z?QTMJ
} k/hD2tBLu
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 Xv~v=.HNhk
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 L7}dvdtZ0
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! f
<,E
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 'DDlX3W-
二、面向对象设计思想 sX :)g>b
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ?hXeZB+b4
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 8H%-/2NW
public class MP3 feI%QnK)U
{ TH%J=1d
public void Play() 42Qfv%*c
{ - s}
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ,/XeG`vk
} jIzkI)WC|
} K]
mw[T[
public class WAV HVq02 Z
{ 6G^x%s
public void Play() Rfk8trD B
{ tz).] E
D
MessageBox.Show("Play the wav file."); 8c6dTT4
} W$I^Ej}>$
} s"7$SxMT
OrZ =-9"
Public class MediaPlayer s5
P~feg
{ .:`+4n
switch (audioType.ToLower()) #D qVh!t"
{ +J`HI1
case ("mp3"): 0|D^_1W`R
MP3 m = new MP3(); YEbB3N
m.Play(); pKnM= N1f
break; ,"@Tm01os
case ("wav"): vz[-8 m:f
WAV w = new WAV(); =}$YZuzmU
w.Play(); ?3#W7sF
break; -$;
h+9BO
} b,k%n_&n
} rmzM}T\20
现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ? 0}M'L
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) >E9:3&[F
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 4Z&i\#Q
public class AudioMedia LhfI"fc
{ na5:)j4<
public void Play() j.b7<Vr4;
{ s%{8$>8V.
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); MKnG:)T<?l
} 4GiHp7Y&A
} <8JV`dTywC
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)。 em@bxyMm
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: o)(N*tC
public abstract class AudioMedia P?zPb'UVqa
{ iut[?#f^
public abstract void Play(); @AvDV$F
} ptCFW_UV
/^F_~.u{
public class MP3:AudioMedia #)qn$&.H
{ *b$8O
public override void Play() P$a `8~w
{ L,m'/}$
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); :3uCW1
} hJkSk;^
} `YK2hr
j/oM^IY
public class WAV:AudioMedia =u*\P!$
{ |>Q]q
public override void Play() ,vxxp]#5
{ 5`!Bj0Uf
MessageBox.Show("Play the wav file."); cJ}J4?
} -=tf)
} )r9lT*z
\hm;p
public class MediaPlayer ']bpsn
{ e d=pRb
//根据需要完成任务的单向分派 s!vvAD;\
public void Play(AudioMedia media) \NiW(!Z}
{ ?^8CD.|
media.Play(); xbN)z
} ]\qbe
} Eeumi#$Z
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 2/T4.[`t
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 k^JV37;bl
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: c]eDTbXd
public abstract class VideoMedia !4"!PrZDB
{ S\,~6]^T
public abstract void Play(); %gd{u\h^
} jGeil
qPC
a5)<roWQ
public class RM:VideoMedia up# R9
d|
{ b`lLqV<[cB
public override void Play() >q}Ns^ .'
{ (}1:]D{)@V
MessageBox.Show("Play the rm file."); :RxWHh3O
} S
.KZ)
} B7*^rbI:X
h()Ok9]
public class MPEG:VideoMedia oPqWL9]
{ )\k({S
public override void Play() g`2DJi&)
{ 3:S>MFRn.3
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); hS( )OY
} H}nPaw]G
} F+c4v A})
H*gX90{!2
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 Z4"SKsJT/>
不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: 65 P*Gu?
Ib~n}SA
public interface IMedia *VbB'u:
{ K5h2 ~
void Play(); |4slG
} LNA5!E
SY[7<BUZ
public abstract class AudioMedia:IMedia U= Gw(
{
MeP,8,n'
public abstract void Play(); ".Z1CBM(
} <kmH^viX
(= T%eJ61
public abstract class VideoMedia:IMedia ytWTJ>L
{ M6j!_0j
public abstract void Play(); ,?3)L
} Oi?+Z:lak
}[$qn|
这样再更改MediaPlayer类的代码: $4*wK@xu
public class MediaPlayer .# Jusd
{ 5>S<9A|Q
public void Play(IMedia media) aw3 oG?3I
{ ,>AA2@6zMT
media.Play(); GY%2EM(
} 9On0om>
} _#SCjFz
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 M<%g )jn_
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 vi4lmkyh^
现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 -;i vBR
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 0bcbH9) 1q
{ <%SG
<|t
IMedia media = null; `veq/!
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 7V="/0a
{ 4U;Zs3
case ("mp3"): 0+iaO"%
media = new MP3(); ?k}"g$JFn
break; 8Hf:yG,
//其它类型略; .$rt>u,8<
case ("rm"): e2}5<
7
media = new RM(); 4GL-3e
break; Y*KP1=Md
//其它类型略; >U.f`24
} w]%|^:
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); /'ukeK+'
player.Play(media); Jtv~n
} g]ct6-m
KysJ3G.k\
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 )J"*[[e
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。 /`2t$71)
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。 RyN}Gz/YN
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。 FUD
M]:XQ
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: vhEXtjL
public interface IMediaFactory Q!T+Jc9N
{ &|LP>'H;
IMedia CreateMedia(); Mq#sSBE<K
} z0v|%&IK