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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) eHGx00:  
">h$(WCK  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 `-cw[@uD  
一、传统过程化设计思想 x[)]u8^A  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: (nBh6u*  
public class MediaPlayer "X!1^)W -8  
{   UUbO\_&y  
private void PlayMp3() D%?9[Qb  
{ ~#VDJ[Z  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); P*}aeu&lnD  
} khT[  
2*cc26o  
private void PlayWav() #u+qV!4  
{ Y=_*Ai  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); pmurG  
} xQzW6H|  
lgK5E *^  
public void Play(string audioType) %|:j=/_  
{   VK,{Mu=.9  
  switch (audioType.ToLower()) {[/A?AV;F  
  { *qLk'<  
    case ("mp3"): mea} 9]c  
    PlayMp3(); @x A^F%(  
    break; @ZJ }lED3  
    case ("wav"): |=~mRqG  
    PlayWav(); lfd-!(tXD  
    break;       JV4fL~  
  }   #h9Gl@|  
} t;PG  
} U7g,@/Qx  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 &w`Ho)P  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 (Uu5$q(  
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! .V}bfd[k$  
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。 ieWXr4@:  
二、面向对象设计思想 XhWo~zh"  
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! lk81IhI  
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: \Nf#{  
public class MP3 (|<+yQ,@>  
{ cH:&S=>h  
public void Play() kz("LI]  
{ 'L9hM.+  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); +eKLwM  
} #4"eQ*.*"  
} Sd.Km a  
SD8>,  
public class WAV umAO&S.+M  
{ 1g t 7My  
public void Play() <s|.2~  
{ ci:|x =  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); |)0Ta 9~  
} 2 w! 0$  
} 3,*A VcQA  
"H@I~X=  
Public class MediaPlayer WD[jEWMV7D  
{ luac  
  switch (audioType.ToLower()) |f1^&97=+  
  { ZWjje6  
    case ("mp3"): SdMLO6-  
        MP3 m = new MP3(); >\J<`  
    m.Play(); 1P 'L<z  
    break; 8I#^qr5  
    case ("wav"): '"LaaTTs  
    WAV w = new WAV(); hcYqiM@8>  
w.Play(); BXxJra/V  
    break;       xb9^WvV  
  } (Nd)$Oq[4  
}   K)[\IJJM  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 kVt/Hhd9  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) <HS{A$]  
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。 =`N 0  
public class AudioMedia U#w0E G  
{ ZZ :*c"b:  
public void Play() EKN<KnU%  
{ 1;{nU.If  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); $83Qd  
} /P46k4M1U  
} i|/G!ht^e  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 /|h+,]< >  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: YD9vWk \/  
public abstract class AudioMedia 0Ny +NE:6M  
{ )#hR}|  
public abstract void Play(); {,T=Siy  
} x{So  
'0_W< lGB  
public class MP3:AudioMedia k$#1T +(G  
{ [ z/G  
public override void Play() #u\~AO?h  
{ z-"P raP  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); S+mBVk"-~S  
} (sH4 T>  
} 9U3}_  
K9VP@[zbJ  
public class WAV:AudioMedia |DVFi2   
{ o"P)(;  
public override void Play() K)Z~ iBRM  
{ At[SkG}b  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); j b'M  
} "qZTgCOY2  
} FLkZZ\  
I.~=\%Z {  
public class MediaPlayer ,qV7$u  
{   b`DPlQHj  
  //根据需要完成任务的单向分派 i\.(6hf+  
public void Play(AudioMedia media) 8-kR {9r  
{   BV/ ^S.~  
  media.Play(); as y:[r"  
} If'N0^'W  
} 1E4`&?  
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)。 Z R~2Y?Wt9  
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。 1sJz`+\  
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: E6 T=lwOZ  
public abstract class VideoMedia 2pSp(@N3  
{ VtU2&  
public abstract void Play(); M-+!z5 q~d  
} P-yVc2YH  
C+t|fSJ  
public class RM:VideoMedia Z3u6m0!  
{ sE{5&aCSR  
public override void Play() n3eWqwQ$5  
{ Y[rCF=ZVH  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); od,,2pwK+  
} ! z5c+JqN  
} +~ Y.m8  
5s4x%L (~}  
public class MPEG:VideoMedia .;,,{ ;  
{ j9/iBK\Y  
public override void Play() WigTNg4  
{ 2sEG# /Y=  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); &=T>($3r94  
} '*&V7:  
} h{jm  
W>b\O">  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 fti0Tz'  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: _ KyhX|  
Ar_Yl|a  
public interface IMedia p-!/p#  
{ )lUocm  
void Play(); @|OGxQoC  
} ! 8Ro5),  
cmd7-2  
public abstract class AudioMedia:IMedia "s`#` '  
{ #0^a-47PA<  
public abstract void Play(); N?A}WW#  
} :r:x|[3.  
C&EA@U5X^  
public abstract class VideoMedia:IMedia lD# yXLaC\  
{ ~~p)_  
public abstract void Play(); ir|L@Jj,  
} 4Y G\<Zf  
/:,}hy+U  
这样再更改MediaPlayer类的代码: !SLfAFcS  
public class MediaPlayer 4>B=k  
{   *W 04$N  
public void Play(IMedia media) DD>n-8M@>  
{   .H&XP W  
  media.Play(); Dv^M/z2&[  
} k@>(sXs  
} lx ~C{tl2  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ys7 Tq+  
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。 y^ st T^  
  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。 &*Kk> 4  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) j~9![s!  
{ V9>$M=  
IMedia media = null; VjeF3pmBa  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) T7Ju7_q}  
{ ~eiD(04^r*  
  case ("mp3"): 5pff}Ru`  
    media = new MP3(); Kz]\o"K  
    break; 1@~ 1vsJ  
        //其它类型略; qR%as0;  
  case ("rm"): YWk+}y}^d  
    media = new RM(); LW!4KA]  
    break;   yhnPS4DC  
  //其它类型略; x69RQ+Vw  
} &$~irI  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); yi-0CHo  
player.Play(media); -BwZ  
} {aU|BdATI  
{817Svp@  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 T w1&<S  
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。 wRX#^;O9?>  
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。 'Awd:Aed5  
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。 DTdqwe6pi  
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: <J}JYT  
public interface IMediaFactory =66'33l2  
{ * COC&  
IMedia CreateMedia(); .GCJA`0h  
} g/w <T+v  
iBKH\em/  
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: LGYg@DR  
public class MP3Factory:IMediaFactory %9L+ Q1o  
{ _.m|Ml,`{  
public IMedia CreateMedia() 6_;n bqY&  
{ [mG!-.ll  
  return new MP3(); :"K9(XKKU  
} 2frwU~y  
} Ju"c!vu~  
//其它工厂略; @ykl:K%ke  
Nr*o RYY  
public class RMFactory:IMediaFactory ~svea>Fmr  
{ 2LCOB&-Ww  
public IMedia CreateMedia() S++jwP  
{ #aE>-81SS&  
  return new RM(); mWMtz]M}  
} -O $!sFmY  
} *3fhVl=8^*  
//其它工厂略; I 6L3M\+-  
iBY16_q  
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。 ]#'& x%m  
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: ahN8IV=+Gm  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ; 2aPhA  
{ .k,,PuP  
IMediaFactory factory = null; "z*?#&?,  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) GgtYO4,  
{ Vf$$e)  
  //音频媒体 3/,}&SX  
  case ("mp3"): `2M*?.vk  
    factory = new MP3Factory(); *}>)E]O@  
    break; |Rm_8n%m  
  //视频媒体 jK{qw  
case ("rm"): }E&:  
    factory = new RMFactory(); X7*fmD=Uy  
    break;   =9:gW5F69  
  //其他类型略; Jpn= ^f[rm  
} j=u) z7J  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); L=I;0Ip9y  
player.Play(factory.CreateMedia()); qv<^%7gq  
} rG%8ugap  
Y3H5}4QD  
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。 Ns\};j?TU*  
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: ^ h2!u'IQ  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ZsP>CELm@  
{ CSBDSz  
IMediaFactory factory = null; y#/P||PM  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) E<@N4%K_Q  
{     -'^:+FU  
  case ("mp3"): [<wpH0lNoy  
    factory = new MP3Factory(); *rYPjk6g[  
    break; /^WOrMR  
    //其他类型略; 5eM{>qr}  
  case ("rm"): nL]eGC  
    factory = new RMFactory(); HNLr} Yj  
    break;   ~1nKL0C6u  
  //其他类型略; MieO1l  
} x-b}S1@  
IMedia media = factory.CreateMedia(); $s"-r9@q  
media.Play(); V \/Qik{h  
} PlwM3lrj  
Fx:4d$>;  
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。 bR?xz-g%<3  
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。 f @Vd'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。 2dDhO  
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: ^,`]Q)P^  
`w)yR>lqh  
<appSettings> XI,=W  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> CQ7NQ^3k  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 6lUC$B Y  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 7/)0{B4U'  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> "@t bm[  
</appSettings> /bLL!nD=^  
BQB<+o'  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: C(M?$s`  
private void InitMediaType() 4P#4R B  
{ 3jHE,5m  
cbbMediaType.Items.Clear(); 7W>(T8K X\  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) Qm_;o(  
{  } #&L  
    cbbMediaType.Item.Add(key); g@Rs.Zq  
} 7JBr{3;eS  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; {e0(M*u  
} z|zEsDh;  
:`uu[^  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: HmHM#~5(`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Qkc 9X0J!  
{ >'jkL5l  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ;s8\F]K  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); v@{VQVx  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; e7plL^^`  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, S>jOVWB  
factoryDllName).Unwrap(); Q% ^_<u  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Hoi~(Vc.  
media.Play();  \+:`nz3m  
} \ rKUPI\  
cg9*+]rc  
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。 :SY,;..3e  
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: ^)h&s*  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 +{#Z^y6&  
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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