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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) @lX%Fix9  
aOw#]pB|  
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。 Rc3!u^?u  
一、传统过程化设计思想 4x}U+1B  
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: cIQbu#[@  
public class MediaPlayer 8AuE:=?,,  
{   MGq\\hLD\-  
private void PlayMp3() ]R>NmjAI  
{ _BY+Tfol  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); XjCx`bX^<  
} :?j=MV  
:nR80]  
private void PlayWav() @/?i|!6  
{ b`$qKO  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Trs2M+r)  
} {* :^K\-  
SSCs96  
public void Play(string audioType) Phk3Jv  
{   2 S~(P  
  switch (audioType.ToLower()) 2@lGY_O!m  
  { |5%T)  
    case ("mp3"): by0K:*C  
    PlayMp3(); x`FTy&g  
    break; `"}).{N]C  
    case ("wav"): uY(8KW  
    PlayWav(); @87Y/_l  
    break;       ',xUU{5?  
  }   .>#O'Z&q9  
} g Oe!GnO  
} 4`)r1D!U  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 z?Ok'LX  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 >e& L"  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! Sgv_YoD?-  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 l*OR{!3H$  
二、面向对象设计思想 -b{<VrZ  
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! I|c!:4  
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: Xp9I3nd|  
public class MP3 NA/`LaJ  
{ ^"D^D`$@  
public void Play() {Q37a=;,  
{ NN2mOJ:-  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ZfX$q\7  
} UimofFmI%  
} J _dgP[  
{J izCUo_'  
public class WAV 3N-pND0>p  
{ 4ryG_p52l  
public void Play() eUZk|be  
{ #) :.1Z?  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); %cg| KB"l  
} .{c7 I!8  
} 1++g @8  
vG'#5%,|  
Public class MediaPlayer 8Th,C{  
{ O1c:X7lHc  
  switch (audioType.ToLower()) HV)aVkr/&  
  { &z1U0uk  
    case ("mp3"): pZlsDM/=  
        MP3 m = new MP3(); $A9Pi"/*z  
    m.Play(); O=V_ 7I5  
    break; O^=+"O]  
    case ("wav"): x55W"q7  
    WAV w = new WAV(); ?RS:I%bL  
w.Play(); te2vv]W1  
    break;       "FA. T7G  
  } >h\u[I$7  
}   Lo_+W1+  
  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。 p*,T~(A6  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) ssx#|InY  
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。 B7[d^Y60B  
public class AudioMedia wpYk`L r  
{ bA,Zfsr6#  
public void Play() {R-o8N  
{ O+|C<;K  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); n<j+KD#a  
} -W1p=od  
} AK,'KO%{=  
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)。 ~?Ky{jah:^  
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: WYTqQqQk  
public abstract class AudioMedia #f) TAA  
{ K&%CeUa  
public abstract void Play(); "lw|EpQk`  
} |&JeJ0k>~  
c/tB_]  
public class MP3:AudioMedia hBpa"0F  
{ z8ZQL.z%h  
public override void Play() PBb&.<   
{ 9/29>K_  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); "E\mj'k  
} .gDq+~r8O  
} \H:T)EVy  
CA0XcLiFt  
public class WAV:AudioMedia $ch`.$wx  
{ hI!BX};+}  
public override void Play() ]}N01yw|s  
{ ').) 0;  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Rv9jLH  
} 9D1WUUa  
} E3O^Tg?j  
#O}}pF  
public class MediaPlayer ;\2Z?Kq  
{   T9Q3I  
  //根据需要完成任务的单向分派 o= ($'(1  
public void Play(AudioMedia media) QcQ%A%VIV  
{   |A 'I!Jm  
  media.Play(); kJ FWk  
} /9G72AD!  
} E|f[ #+:+  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 Ha-]U:Vcx  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 U[f00m5{HV  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: {:uv}4Z  
public abstract class VideoMedia BNNM$.ZIQ  
{ lUs$I{2_  
public abstract void Play(); j0mN4Ny  
} tj@(0}pi4  
1B2#uhT]r  
public class RM:VideoMedia &}k7iaO  
{ '^_u5Y]  
public override void Play() Tl2t\z+ps  
{ ALTOi?  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ~\CS%thX  
} F,p0OL.  
} lfc&#G i3  
w7?fJ")  
public class MPEG:VideoMedia $C\ETQ@  
{ P+hcj p*  
public override void Play() ~/`/r%1/J  
{ H\ejW@< ;h  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); mfQ#n!{ZH  
} vNGE]+QX  
} !Rl|o^Vw>{  
D:/ n2_  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 !|&|%x6@  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: *tF~CG$r  
wL?Up>fr  
public interface IMedia :9UgERjra  
{ J/4T=:\  
void Play(); c,2& -T}  
} Lkm-<  
=WY'n l'  
public abstract class AudioMedia:IMedia 1z-.e$&z  
{ o?Hfxp0}  
public abstract void Play(); ~U&NY7.@  
} AYA{_^#+3  
,D+ydr  
public abstract class VideoMedia:IMedia !lgL=Ys(  
{ #,d~t  
public abstract void Play(); ls 5iE  
} uPz+*4+  
U8Y%rFh1  
这样再更改MediaPlayer类的代码: %f1%9YH  
public class MediaPlayer  h$l/wn  
{   D9oNYF-V  
public void Play(IMedia media) tbRW6  
{   V|MGG  
  media.Play(); |qUGB.Q  
} J;0;oXwJ<  
} ^U_T<x8{  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 !,[#,oy;  
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。 yXR1 NYg  
  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。 `Y?VQ~ci>  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Q4"\k. ?  
{ n(F!t,S1i  
IMedia media = null; r.H`3m.0q  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) P9cx&Hk9  
{ 2^WJ1: A  
  case ("mp3"): d+JK")$9C  
    media = new MP3(); l'+3 6  
    break; 'c s(gc 0  
        //其它类型略; j?.F-ar  
  case ("rm"): F<* /J]  
    media = new RM(); QO'Hyf t  
    break;   :X;G]B .  
  //其它类型略; Kq")\Ha,f  
} !wy _3a  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); i<Vc~ !pT  
player.Play(media); m@2E ~m  
} t/i I!}  
b&z#ZY  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 lYx_8x2  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 ]<f)Rf">:`  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 a$My6Qa#  
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。 bBjr hi  
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: A>@#eyB  
public interface IMediaFactory ]ZY2\'  
{ 9jkz83/+<  
IMedia CreateMedia(); %v0M~J}+  
} ;28d7e}  
*r`=hNr  
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: Hy.u6Jt*/  
public class MP3Factory:IMediaFactory A5XMA|2_  
{ ob.<j  
public IMedia CreateMedia() Bs~~C8+  
{ _ .vG)  
  return new MP3(); } !m43x/&  
} /Y7^!3uM  
} <&5z0rDKWw  
//其它工厂略; pp"X0  
}@r23g%   
public class RMFactory:IMediaFactory uAO!fE}CJ  
{ >f]/VaMH{  
public IMedia CreateMedia() RaJTya^  
{ v ccH(T  
  return new RM(); t%=7v)IOE  
} E=sh^Q(A  
} TjW!-s?S  
//其它工厂略; OdzeHpH3g  
|p|Zv H  
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。 boo361L  
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: Ln& pe(c  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 11H`WOTQF  
{ Y6jyU1>  
IMediaFactory factory = null; *QC6zJ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) my 'nDi  
{ "<CM 'R  
  //音频媒体 }. &nEi`  
  case ("mp3"): clE9I<1v  
    factory = new MP3Factory(); }je<^]a  
    break; ='7m$,{(Q[  
  //视频媒体 ]*2),H1 c  
case ("rm"): c#OxI*,+/  
    factory = new RMFactory(); noZbsI4  
    break;   K.Xy:l*z  
  //其他类型略; h3MdQlJ&  
} :@L7RZ`_  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); }LUvh  
player.Play(factory.CreateMedia()); F&M d+2  
} 'n &p5%  
`~GXK  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 B>2=IZ  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: /vQ)$;xf#  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) V}E['fzBFV  
{ !nmZ"n|}p  
IMediaFactory factory = null; X|of87  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) >^Nnhnr  
{     PQHztS"  
  case ("mp3"): -)V0D,r$[  
    factory = new MP3Factory(); ,1 -%C)  
    break; Y+-yIMt$r  
    //其他类型略; o|xf2k  
  case ("rm"): '}OdF*L  
    factory = new RMFactory(); )UR$VL  
    break;   7e<=(\(yl  
  //其他类型略; aBA oSn  
} 1[egCC\Mo_  
IMedia media = factory.CreateMedia(); t[|oSF#i  
media.Play(); t^#1=nK  
} x;mw?B[  
HhbBt'fH  
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。 YD4I2'E  
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。 mR0`wrt  
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。 a"(Ws]K  
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: '(]Wtx%9"  
` m 5\  
<appSettings> Qf:e;1F!  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> rZUTBLZ`j  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> rZI63S  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> vn.5X   
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> lxn/97rA  
</appSettings> F8%^Ed~@  
Bc=(1ty)  
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: z%}"=  
private void InitMediaType() XDK Me}  
{ Au2^ T1F  
cbbMediaType.Items.Clear(); -jjB2xP  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 5OdsT-y  
{ ;MfqI/B{  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 4" ?`p;{Z  
} W6?=9].gc  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ! fk W;|  
} )Kx.v'  
".jO2GO^  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: UP#@gxF  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) F=F84 _+K  
{ ZK4V-?/[6  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); p5]W2i.,  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ivo3 pibk%  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; | .+P ;g  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 9fp"r,aHN&  
factoryDllName).Unwrap(); jdG'sITv  
IMedia media = factory.CreateMedia(); CH7a4qL`  
media.Play(); PTHxvml  
} _JC*4  
J>X@g;  
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。 0LW3VfvToN  
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: u?>},M/  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 s:{[Y7\?  
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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