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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) ru5T0w";V  
eyIbjgpV  
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。 PCcI(b>?l  
一、传统过程化设计思想 Lj,!0 25  
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:  |4_[wX r  
public class MediaPlayer h{Zd, 9H  
{   gK6_vS4K)  
private void PlayMp3() m%p;>:"R  
{ pR,eus;8  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); H wu (}  
} 79bt%P  
!8Mi+ZV  
private void PlayWav() 8%,u~ELA  
{ w(EUe4 w{  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Wu1">|  
} Lc?q0x^s  
kWKAtv5@w  
public void Play(string audioType) K]Rb~+a<  
{   rQ:+LVfXjA  
  switch (audioType.ToLower()) Z{ AF8r  
  { "Xz[|Xl  
    case ("mp3"): b-"kclK  
    PlayMp3(); mR1|8H!f  
    break; EqjaD/6Y`  
    case ("wav"): 3m]8>1e1"  
    PlayWav(); V-N`R-FSr  
    break;       "c2{n,  
  }   ]tnf< 5x  
} h%[1V  
} DQ{"6-  
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。 @krh<T6|  
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。 U'Mxf'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! tDQo1,(oY  
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。 "~nUwW|=1  
二、面向对象设计思想 Vgg' 5o&.  
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! SU$%nK)  
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: 7W7yjG3g  
public class MP3 z<~yns`Y.  
{ O ,Sqh$6U  
public void Play() }%lk$g';  
{ !hc#il'g].  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _]"uq/UWp  
} q Xj]O3 mm  
} >713H!uj  
k "Qr  
public class WAV v*3tqT(%  
{ Ae3=o8p  
public void Play() tsys</E&  
{ 3$#=* Zp  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); loByT p ^  
} $Ao iH{f  
} yM`QVO!;  
{@*l,[,5-  
Public class MediaPlayer tg#d.(  
{ Y3M"a8e'  
  switch (audioType.ToLower()) 8v12<ktR`  
  { \*i[m&3;q  
    case ("mp3"): v;$cx*?  
        MP3 m = new MP3(); ;>jLRx<KC  
    m.Play(); F*{1, gb  
    break; [`/d$V!e  
    case ("wav"): %;-r->  
    WAV w = new WAV(); L`@)*x)~R  
w.Play(); !IAd.<,  
    break;       yGZsPQIaV  
  } p/4}SU  
}   Q?WgGE4>  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 v_L?n7c  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 'ngx\Lr  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 7a5G,C#QQ  
public class AudioMedia _fmOTz G  
{ 9zac[t no  
public void Play() vIpitbFC  
{ \ x>#bql+  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); {+  @M!  
} /`H{ n$  
} 34s>hm=0.  
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)。 d.:.f_|  
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: a$2 WL g,  
public abstract class AudioMedia ov%.+5P  
{ 9Lp[y%{GP  
public abstract void Play(); 5lYzgt-oP  
} *R8qnvE\()  
M7. fz"M  
public class MP3:AudioMedia 1Uf8ef1,  
{ EhK~S(r^  
public override void Play() .N~YVul[a*  
{ 6SVh6o@]  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); { cMf_qQ  
} r]yI5 ;  
} YH-+s   
}&qr"z4  
public class WAV:AudioMedia z>9gt  
{ nA 5-P}  
public override void Play() LAcK%  
{ Y>a2w zr  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); MB3 0.V/\  
} ,?(IRiq%  
} Wt $q{g{C  
.p?kAf`  
public class MediaPlayer )uxXG `,h  
{   6Cvg-X@  
  //根据需要完成任务的单向分派 >#8J@=iuqv  
public void Play(AudioMedia media) DfX}^'#m+  
{   <rAWu\d;  
  media.Play(); 6"PwOEt  
} n^:Wc[[m  
} 6,:`esl  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 X0+M|8:   
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 }\wTV*n`X  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: :j4i(qcF  
public abstract class VideoMedia C Y K W4  
{ [ (eO_I5ep  
public abstract void Play(); 3E`poE  
} |C_sP,W  
Tj_~BT  
public class RM:VideoMedia rn"}@5  
{ +~cW0z  
public override void Play() r5(-c]E7  
{ [2Rw)!N  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); xGVL|/?8  
} 1 6G/'Hb  
} 9<Kc9Z  
L; f  
public class MPEG:VideoMedia }5{#f`Ca6  
{ zyF[I6Gs  
public override void Play() *oP&'$P  
{ &9,<_1~  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); .>bvI1  
} s\#eD0|  
} o])2_e5  
F2k)hG*|{  
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。 xfqW~&  
  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: itmQH\9 8  
+pMjm&CF  
public interface IMedia WeqQw?-  
{ :.%Hu9=GL  
void Play(); &f$[>yg1-  
} SYZS@o  
6yRxb (  
public abstract class AudioMedia:IMedia ?iQA>P9B  
{ f7Fr%*cO  
public abstract void Play(); .f~x*@  
} q9mYhT/Im  
p/GYfa dU  
public abstract class VideoMedia:IMedia ~IP3~m D  
{ ]'a9>o  
public abstract void Play(); 1XvB,DhJ  
} ]&kzIxh  
jf'#2-   
这样再更改MediaPlayer类的代码: BoMf#l.3B  
public class MediaPlayer KXy|Si8w  
{   ob3Z I  
public void Play(IMedia media) `fUem,$)1F  
{   <D!\"C  
  media.Play(); )s';m$  
} 9azk(OL6  
} wtL_c  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 cr_Q,*  
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。 Nq3q##Ut:  
  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。 Ikbz3]F^V  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) =W Q_5}  
{ ?[K \X  
IMedia media = null; USrg,A  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) DTw3$:  
{ )^o7%KX  
  case ("mp3"): QX$i ]y%S  
    media = new MP3(); ]/y&5X  
    break; 3#@ETt0X(  
        //其它类型略; &bO0Rn1F  
  case ("rm"): xo46L\  
    media = new RM(); D{!NTr  
    break;   WV'FW)%  
  //其它类型略; Y=#g_(4*  
} 4LBMhLy  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); i1#\S0jN  
player.Play(media); L*VO2YI  
} :"aCl~cy9g  
YLfZ;W|6u  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 =Qcz:ng  
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。 {t;{={$  
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。 XNU[\I  
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。 O)tZ`X;  
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: >/DyR+?>4  
public interface IMediaFactory 2@ <x%T  
{ 8R6!SB  
IMedia CreateMedia(); JRC+>'}Xj  
} -H%806NAX7  
u K`T1*_  
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: aiKZ$KLC  
public class MP3Factory:IMediaFactory |W/_S^C  
{ Rj|8l K;,  
public IMedia CreateMedia() 4ZK8Y[]Lv  
{ wM;9plYlw0  
  return new MP3(); xM/B"SG2  
} i 7fQj, q  
} [V5ebj:6w  
//其它工厂略; Bk~lE]Q3c7  
,\|W,N}~  
public class RMFactory:IMediaFactory &a>fZ^Y=k  
{ T{iv4`'  
public IMedia CreateMedia() EEaf/D/jt  
{ f3+@u2Pv  
  return new RM(); f@R j;R~Jp  
} C#< :x!  
} >HUU`= SC  
//其它工厂略; \I@=EF- &  
8- ?.Q"D7%  
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。 Asn7 ;x0;  
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: v [_C^;  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) :/BU-SFK^  
{ L//Z\xr|  
IMediaFactory factory = null; Wh:SZa|  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) u(7PtmV[!  
{ 5_ @8g+~  
  //音频媒体 m q`EM OH  
  case ("mp3"): %r0yBK2uOp  
    factory = new MP3Factory(); _91g=pM   
    break; 8xQ5[Ov  
  //视频媒体 <|M cE  
case ("rm"): 0@yHT-Dy  
    factory = new RMFactory(); J>YwMl  
    break;   cp0@wC#d  
  //其他类型略; 8Vkw vc  
} gsn3]^X  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); :t6 w+h  
player.Play(factory.CreateMedia()); 5'/Ney9N  
} Zu\(XN?62  
X=Q)R1~6v  
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。 ]w/`02w"$  
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: 2<Tbd"x?  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) coHzbD~#H  
{ )v-sde\  
IMediaFactory factory = null; +-=w`  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) +zQ a"Ep*  
{     X ?/C9  
  case ("mp3"): h&+dIk\[3  
    factory = new MP3Factory(); Ji_3*(  
    break; 3[E3]]OVa  
    //其他类型略; u=h:d+rq@  
  case ("rm"): fPf8hz>  
    factory = new RMFactory(); :=BFx"Y  
    break;   Wc4F'}s  
  //其他类型略; S ni Ck*T,  
} ')w:`8Tl  
IMedia media = factory.CreateMedia();  u%<Je  
media.Play(); oZxC.;xJ  
} Ll%CeP  
5Xu2MY=  
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。 EX%KfWDr  
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。 _ cK"y2  
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。 IcMfZ {H1  
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: {)j3Pn  
`H6-g=C  
<appSettings> 5-M E Oy(  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> b-8{bP]n  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> t<M^/xe2  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> V,<3uQD9a  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> #1i&!et&/  
</appSettings> EELS-qA  
,y}?Z 8?63  
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: 7*8R:X+^r  
private void InitMediaType() "d60IM#N?  
{ hA.?19<Z  
cbbMediaType.Items.Clear(); Vu '3%~  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) -y70-K3  
{ Z,%^BAJ  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 6]yYiz2Xn  
} l2"{uCcA  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; +jePp_3$O  
} v1Tla]d  
> 4>!zZ  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ld8E!t[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) S>isWte  
{ iB;EV8E  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ES[H^}|Gi  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); K,{P b?  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 'M>QA"*48E  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, `iYiAc  
factoryDllName).Unwrap(); W 86`R  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Tf/jd 3>  
media.Play(); &<}vs`W  
} F+mn d,3  
jj2 [Zh/h  
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。 +;uP) "Q/L  
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: n,hl6[OL7  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 P(BjXMd  
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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