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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) GsNZr=;C  
Au{J/G<W@  
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。 =a_ >")  
一、传统过程化设计思想 t``q_!s}F  
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: 8/ PS#dM\  
public class MediaPlayer o#=O5@>ai  
{   2$yNryd  
private void PlayMp3() y3@5~4+  
{ C\gKJW^]y@  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 8@d@T V!n&  
} C5EaP%s  
}9 I,p$  
private void PlayWav() EVDcj,b"^  
{ qW|_|%{U+  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); %@Nu{?I  
} a3SBEkC  
o%[swoM@  
public void Play(string audioType) FZ=xy[q]~  
{   )i$KrN6  
  switch (audioType.ToLower()) T8 >aU  
  { J)= "Im)  
    case ("mp3"): JO&L1<B{v  
    PlayMp3(); ]q3.^F  
    break; 5O"$'iL  
    case ("wav"): Nh"U~zlh  
    PlayWav(); -s9()K(vZG  
    break;       ^D A<=C-[!  
  }   ygYy [IZ  
} X v$"B-j  
} 2[g kDZ  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 Oz Axnd\.N  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 1}3tpO;  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! <,,X\>B  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 (0^ZZe`# j  
二、面向对象设计思想 d VyT`  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ^JAp#?N^9  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: ayQ2#9X}  
public class MP3 b!`{fwV  
{ v:]z-zU  
public void Play() QVo>Uit   
{ sq;3qbz  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Ih)4.lLcKn  
} 40}7O<9*  
} 1h?QEZ,6a  
. Ky)Co  
public class WAV lESv  
{ Tb\<e3Te_  
public void Play() YFP<^y=  
{ <."KejXg-  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); P~s u]+  
} i@mS8%|l  
} O~m Q\GlW  
17-B'Gl!<%  
Public class MediaPlayer 2d&]V]:R*  
{ V&7NN=  
  switch (audioType.ToLower()) izs=5  
  { 3:T~$M`]  
    case ("mp3"): Y=t? "E  
        MP3 m = new MP3(); |G_,1$  
    m.Play(); _{$<s[S  
    break; v[V7$.%5Q  
    case ("wav"): [,(+r7aB  
    WAV w = new WAV(); Q" r y@ (I  
w.Play(); 8Oz9 UcG  
    break;       {.ypZ8JU  
  } '}IGV`c  
}   aW9\h_$  
  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。 X 8):R- J  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 9sI&d  
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。 ae" o|Q  
public class AudioMedia ~tn$AtK  
{ f3S 8~!  
public void Play() o`G6!  
{ q;*'V9#  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); H3 -?cy  
} L/In~' *-  
} z[6avW"q  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 AN3oh1xe:  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: wY ??#pS  
public abstract class AudioMedia LH.Gf  
{ (^(l=EN-<  
public abstract void Play(); [sjkm+ ?  
} 22=sh;y+2  
hlDB'8  
public class MP3:AudioMedia ~\8(+qIv%f  
{ IRwtM'%0  
public override void Play() El@*Fo  
{ s5rD+g]E`  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _Z!@#y@j  
} i#hFpZ6u  
} hxK;f  
`CH,QT7e  
public class WAV:AudioMedia 0#Lmajs  
{ M;,$ )>P  
public override void Play() \Dy|}LE  
{ 6o7t eX  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); q[C?1Kc .z  
} @aZTx/  
} w3ni@'X8  
Hcwfe=K&/  
public class MediaPlayer 4k-Ak6s  
{   _1&Ar4:  
  //根据需要完成任务的单向分派 <JH,B91  
public void Play(AudioMedia media) j7gw?,  
{   )?UoF&c/  
  media.Play(); {\(MMTQ  
} $q)YC.5$  
} z&tC5]#  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 (=Cb)/s0  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 xBA"w:<  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: *>KBDFI  
public abstract class VideoMedia 6<<"9mxK  
{ &<]f-  
public abstract void Play(); cQyN@W  
} 1wKXOy=v0  
rBNVI;JZW  
public class RM:VideoMedia ^0}ma*gi~  
{ fk5'v   
public override void Play() |cf-S8pwY  
{ < ,*\t  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); $TXxhd 6  
} {:K_=IRZ  
} p35=CX`T.  
/;#kV]nF  
public class MPEG:VideoMedia %-540V{q  
{ + U5Q/g  
public override void Play() bTc >-e,  
{ :rVR{,pL  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); M\C9^DX{  
} 1@}F8&EZ  
} pT]hPuC  
rMDvnF  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 #ODP+>-IjB  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: S} m=|3%y  
G<$:[ +w  
public interface IMedia ;\mX=S|a  
{ G;G*!nlWf  
void Play(); yS W$zA,  
} 0+FPAqX  
V#7,vas  
public abstract class AudioMedia:IMedia @ep.wW  
{ yxt"vm;  
public abstract void Play(); i< ^X z  
} k4K. ml IO  
:2? g_  
public abstract class VideoMedia:IMedia lFBpNUnzU  
{ M*zpl}  
public abstract void Play(); 6!m#;8 4  
} !cyrt<  
\)~d,M}kK  
这样再更改MediaPlayer类的代码: !<p,G`r  
public class MediaPlayer Fc1!i8vv  
{   p3=Py7iz  
public void Play(IMedia media) YhN<vZ}U!~  
{   S0^a)#D &  
  media.Play(); d+q],\"R  
} ^1S{::  
} xS,24{-HJ  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 l )%PvLbL  
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。 7?Wte&C];p  
  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。 Nm?^cR5r  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) zZ=SAjT QP  
{ PILpWhjL$9  
IMedia media = null; d0:LJ'<Q  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) JsJP%'^/R  
{ #r'MfTr  
  case ("mp3"): >C|pY6  
    media = new MP3(); 9J3fiA_  
    break; vjS`;^9  
        //其它类型略; nI*.(+h  
  case ("rm"):  i0=U6S:#  
    media = new RM(); h=#w< @  
    break;   \d@5*q  
  //其它类型略; lfgJQzi G  
} 6'#5Dqw"r  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); +{:uPY#1  
player.Play(media); 5CY%h  
} W@d&X+7e  
E8PDIjp  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 q1}!Okr"2  
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。 yvd)pH<a2  
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。 [^qT?se{  
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。 I"Zp^j  
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: WNyW1?"  
public interface IMediaFactory IoDT  
{ j, 0`k  
IMedia CreateMedia(); Z8SwW<{ $  
} =QqH`.3  
_ Sr}3  
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: i~';1 .g  
public class MP3Factory:IMediaFactory Aw#<:6-  
{ !xsfhLZK  
public IMedia CreateMedia() @:>"VP<(  
{ CWdsOS=  
  return new MP3(); @DysM~I  
} ,L<JG  
} rB[J*5v  
//其它工厂略; '_c/CNs  
QH'*MY  
public class RMFactory:IMediaFactory fL*7u\m:  
{ xM jn=\}  
public IMedia CreateMedia() (y9KO56.V&  
{ h^3gYL7O6  
  return new RM(); 3TwjC:Yhv2  
} '/>Mr!H#  
} "^]gIQc  
//其它工厂略; 3aqH!?rVU  
!l[;,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。 2`=jKt  
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: 4(L mjue]?  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) :60v bO  
{ o}AXp@cqi  
IMediaFactory factory = null; !ku}vTe  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 5Kzt8Tv[  
{ u zZ|0  
  //音频媒体 Ks.b).fH  
  case ("mp3"): "| '~y}v_  
    factory = new MP3Factory(); I*rUe#$  
    break; f{9+,z   
  //视频媒体 5%,3)H{;t  
case ("rm"): v-8>@s jy8  
    factory = new RMFactory(); I5"wa:Z  
    break;   $?GggP d  
  //其他类型略; 3BM z{ny=  
} #cY[c1cNv  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); !Rv ;~f/2  
player.Play(factory.CreateMedia()); =4_}.  
} }c,b]!:  
VzG|Xtco [  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 )\+Imn  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: MIJuJ]U}  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) :w8{BIUN)  
{ r5j$FwY  
IMediaFactory factory = null; k0Vri$x  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) W2{w<<\$3}  
{     %H\b5& _y  
  case ("mp3"): 1H-Wk  
    factory = new MP3Factory(); pm O9mWq   
    break; J&6p/'UPZ  
    //其他类型略; (;fJXgj.  
  case ("rm"): - (s0f  
    factory = new RMFactory(); P>_O :xD  
    break;   ? 2}%Rb39  
  //其他类型略; i#:To |\u  
} <)d%c%f'`  
IMedia media = factory.CreateMedia(); S9dx rm?  
media.Play(); h2Q'5G  
} >nkVZ;tL  
G 2`YZ\  
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。 $:u*)&"t|  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 Le#srr  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 ld(60?z>FH  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: NDRD PD  
SGKAx<U  
<appSettings>  ~&~4{  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> Y1cL dQn  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> wH"9N+82M  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ,!> ~izB  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> _qB ._  
</appSettings> ;"D}"nL  
8*-)[+s9il  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: A^aY-V  
private void InitMediaType() |?KYY0  
{ n1\$|[^6  
cbbMediaType.Items.Clear(); (H:c8 0/V  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) IYn`&jS{  
{ 5=;cN9M@  
    cbbMediaType.Item.Add(key); qX}3}TL  
} * o1US  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; pCkMm)2g!  
} \zU<o~gs  
";U~wZW_  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: FOyANN'  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) *P01 yW0  
{ ~|Nj+A  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); /4I9Elr  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); awU! 3)B  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; r@t \a+  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ,Gi%D3lA  
factoryDllName).Unwrap(); P7 h^!a/  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 9GX'+$R]  
media.Play(); >6KwZr BB  
} t5aX9WIW  
]."t  
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。 Qef5eih  
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: K3*-lO:A9  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 /B 53Z[yL  
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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