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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) JU)dr4S?  
(jAg_$6  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 c9&xe"v  
一、传统过程化设计思想 ~XO Ts  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: eS~LF.^Jw  
public class MediaPlayer #T'{ n1AI  
{   0"f\@8r(  
private void PlayMp3() 'F9jq  
{ oU.R2\Q  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); iMDM1}b  
} (2$p{Uf  
|R/%D%_g  
private void PlayWav() *^VRGfpb  
{ |l]XpWV  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Yp^rR }N  
} `T5W}p[6  
W *),y:  
public void Play(string audioType) paCV!tP  
{   %z,m B$LY  
  switch (audioType.ToLower()) rWR}Stc@]  
  { 7%x[q}  
    case ("mp3"): qKr8)}h  
    PlayMp3(); ~d|A!S`  
    break; m8d!< h  
    case ("wav"): Bf~vA4  
    PlayWav(); i#vYyVr[  
    break;       gc-@"wI?  
  }   G}b]w~ML ~  
} #Y a4ps_  
} YUtC.TR1  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 RC7]'4o  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 4NheWM6  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! UCB/=k^m  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 Qp_isU  
二、面向对象设计思想 Bg x'9p/  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! \Je0CD=e`  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 3q\,$*D.  
public class MP3 KBx6NU?;PO  
{ .6+Z^,3  
public void Play() =5~jx  
{ FQ<Ju.  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); [+n*~  
} o,AAC  
} aBNc(?ri  
qNB<T('  
public class WAV ^/I 7|u]  
{ S2sQOM@  
public void Play() N4F.Y"R$(  
{ 6xTuNE1  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); MyJ%`@+1  
} {?}E^5Z*g  
} =Y|VgV  
r1 !@hT  
Public class MediaPlayer `yrB->|vG  
{ 5Ha9lM2gh  
  switch (audioType.ToLower()) Lt?lv2k=L  
  { gmw|H?]  
    case ("mp3"): cQCSe,$ W  
        MP3 m = new MP3(); tkeoNuAM  
    m.Play(); ZxGJzakB5$  
    break; }YGV\Nu  
    case ("wav"): ayR-\mZ  
    WAV w = new WAV(); &^ 1$^=  
w.Play(); +" .X )avF  
    break;       !Xf5e*1IS  
  } .sha&  
}   #rMlI3;  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 .o(fe\KHf  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) le|~BG hL  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 [B\h$IcRv  
public class AudioMedia xHv ZV<#  
{ f phv  
public void Play() >%}C^gu)  
{ 6m* QX+  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ]b2pG'  
} ^a0um/+M}  
} @vC4[:"pD}  
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)。 w'Y7IlC  
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: Ns>- o  
public abstract class AudioMedia +~m46eI  
{ N)uSG&S:  
public abstract void Play(); ? uzRhC_)!  
} ElcjtYu4  
s4X>.ToMC  
public class MP3:AudioMedia k:t ]s_`<  
{ 2V mNZ{<  
public override void Play() [kVS O  
{ O,{6*[)@  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); xgVeN["  
} aL+ o /  
} T0wW<_jh  
HJ=:8:  
public class WAV:AudioMedia !![DJ  
{ X9v.1s,  
public override void Play() h5*JkRm  
{ ysQ_[ ]/  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); RIWxs Zt  
} ugdQAg  
} vOn`/5-  
6 a(yp3  
public class MediaPlayer dI.WK@W'o  
{   M'7f O3&|  
  //根据需要完成任务的单向分派 M8MR oA6F  
public void Play(AudioMedia media) u@W|gLT1  
{   %aG5F}S2~  
  media.Play(); 9vuyv*-}e  
} g/ T   
} | k&Ck  
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)。 \(?rQg@U  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 hci6P>h<ia  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: $O&b``  
public abstract class VideoMedia pA'4|ffwe  
{ zqimR#u  
public abstract void Play(); cvn@/qBq*t  
} B nFwlw  
1{)5<!9!l  
public class RM:VideoMedia K[I=6  
{ d~9A+m3b_  
public override void Play() zGb|)A~,  
{ F+YZE[h%  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); "@e3EX7h  
} =_.l8IYX$%  
} dN$0OS`s[  
e>} s;H,  
public class MPEG:VideoMedia .[]r}[lU  
{ 0.`/X66;V  
public override void Play() Z;h t  
{ Q- cFtu-w  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ((YMVe  
} wL+s8#{  
} QyEn pZ8?a  
9P1OP Xv*p  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 (!ux+K  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: )tC5Hijq,  
8 }I$'x  
public interface IMedia ~Otq %MQ  
{ (ZS}G8  
void Play(); ]FJjgu<  
} =6j&4p `  
R{C(K(5/  
public abstract class AudioMedia:IMedia `l\7+0W  
{ }~YA5^VQ$  
public abstract void Play(); qk%;on&`  
} ih58 <Up5  
66g9l9wm(  
public abstract class VideoMedia:IMedia S5gyr&dm  
{ Y z<3JRw  
public abstract void Play(); u0JB\)(-/h  
} }zeO]"`  
QmQ=q7  
这样再更改MediaPlayer类的代码: %6|nb:Oa  
public class MediaPlayer 5MroNr  
{   H9'$C/w  
public void Play(IMedia media) 8H%;WU9-  
{   iN bIp"W  
  media.Play(); }5ret  
} +5w))9@  
} D>`xzt'.6  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 /j #n  
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。 .M qP_Z',  
  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。 @CpfP;*{w`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) JB%',J  
{ h0(BO*cy  
IMedia media = null; fe\mL mK9  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) d2*fLEsF  
{ Y4J3-wK5  
  case ("mp3"): j_qbAP  
    media = new MP3(); 4V{:uuI;f  
    break; []\+k31D  
        //其它类型略; w;%.2VJ  
  case ("rm"): GoJ.&aH $  
    media = new RM(); ;@mS^ik")$  
    break;   /MIe(,>Uh  
  //其它类型略; QJZK|*  
} qLO4#CKCL6  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); +jAGGv^)  
player.Play(media); R4[N:~Z$|  
} oI?3<M^  
S(k3 `;K  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 .yMEIUm  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 OC_+("N  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 zykT*V  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 hwPw]Ln/  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: %41m~Wh2  
public interface IMediaFactory Mer/G2#&  
{ lS"T4 5  
IMedia CreateMedia(); Jf{*PgP  
} <ykU6=  
E~DQ-z  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: uu-PJTNZ  
public class MP3Factory:IMediaFactory h\$$JeSV]  
{ #Vnkvvv  
public IMedia CreateMedia() kDEXN  
{ x,'(5*  
  return new MP3(); iJ ($YvF4  
} Y[ j6u\y  
} 6O7'!@@  
//其它工厂略; wx]0p  
h&M{]E9=  
public class RMFactory:IMediaFactory h}>"j%I  
{ Z&G+bdA>,  
public IMedia CreateMedia() |hKDvH  
{ 034iK[ib"  
  return new RM(); |T<_5Ik  
} TtK[nP  
} o8 IL $:  
//其它工厂略; Z]A{ d[  
8f_l}k$Eg  
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。 1gE [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: Bj+S"yS  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #QS`_TlKk  
{ Q1T$k$n  
IMediaFactory factory = null; 6, ^>mNm  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) kVuUjP6(c  
{ fJ=0HNmX  
  //音频媒体 sSr&:BOsi  
  case ("mp3"): $| zX|  
    factory = new MP3Factory(); Z|&MKG24  
    break; `vU%*g&R  
  //视频媒体 V)3KS-  
case ("rm"): ^\hG"5#  
    factory = new RMFactory(); \q>bs|2  
    break;   DRSr%d  
  //其他类型略; RaO-H  
} MOQ6 :  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ZFA`s qT  
player.Play(factory.CreateMedia()); *2ZjE!A  
} N&.H|5  
`:ArT}F  
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。 $r^GE  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: O n8v//=&  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) "x#-sZ=  
{ TeMHm ?1^  
IMediaFactory factory = null; k)i3   
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) S%$ }(  
{     JL`-0P<M  
  case ("mp3"): z$&{:\hj  
    factory = new MP3Factory(); aKJwofD  
    break; L{#IT.  
    //其他类型略; %gInje  
  case ("rm"): /RG:W0=K  
    factory = new RMFactory(); 2\)xpOj  
    break;   mWv3!i;G<s  
  //其他类型略; hM_lsc  
} \/93Dz  
IMedia media = factory.CreateMedia(); KsddA  
media.Play(); dydc}n  
} .fn \]rUv  
!({}(!P .  
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。 a`wc\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。 FW;m\vu  
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。 , |0}<%  
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: .14~J6  
#F:p-nOq  
<appSettings> 2kqup)82e  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> q'+)t7!  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 7( #:GD  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ay4 %  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> \Yy$MLs  
</appSettings> ['b}QW@Fx  
Z/G ev"p  
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: Ah1]Y}sy  
private void InitMediaType() M "ui0 ac  
{  hz{`h  
cbbMediaType.Items.Clear(); BfXgh'Z~  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) K> %Tq  
{ 0q^>ZF-@  
    cbbMediaType.Item.Add(key); x!hh"x  
} s'3 s^Dd  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; BIH-"vTy  
} O6@j &*jS  
HUcq% .  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 6 [k\@&V-  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Jf@H/luW  
{ n#mA/H;wV  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 87=&^.~`  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 1}"++Z73P  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; a a<8,;  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, md+nj{Ib  
factoryDllName).Unwrap(); =-tw5], L  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 3\AU 72-  
media.Play(); '-wj9OU  
} ( B!uy`  
<xup'n^7C  
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。 f0!))/rSD  
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: ~cWAl,(B<F  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 %Celc#v  
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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