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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) *]u/,wCB  
$^GnY7$!>  
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。 8`<GplO  
一、传统过程化设计思想 <FLc0s  
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: $9$NX/P  
public class MediaPlayer gW%(_H mX  
{   a2n#T,kq&  
private void PlayMp3() EPfVS  
{ ,\"gN5[$(  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); J> |`  
} ~0:c{v;4  
(b5af_ c  
private void PlayWav() 3_:k12%p  
{ KLB?GN?Pb  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ax}Xsk_  
} D7wWk ,B  
e70*y'1fu  
public void Play(string audioType) 4\iQ%fb  
{   SesO$=y  
  switch (audioType.ToLower()) H%V[% T4=  
  { =2 5 "q Jr  
    case ("mp3"): )Qp?LECrt  
    PlayMp3(); "[ ,XS`  
    break; rZ7 Ihof  
    case ("wav"): %&NK|M+n  
    PlayWav(); s4*,ocyBP  
    break;       ^\;5O(9  
  }   <taW6=;c  
} tcZ~T  
} ggWfk  
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。 NmXTk+,L#  
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。 oyY,uB.|  
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! cgAcAcmY  
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。  }P#gXG  
二、面向对象设计思想 U^I'X7`r  
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! fx5vaM!  
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: pj`-T"Q  
public class MP3 iddT.   
{ $cedO']  
public void Play() xR3A4m  
{ 4v7RX  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ujedvw;sO  
} ^} #!?" Y  
} it@s(1EO#  
c{q`uI;O  
public class WAV 7v_e"[s~  
{ A>k;o0r  
public void Play() 1-fz564  
{ Zx{'S3W  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); _BV:i:z  
} YXEZ&$e'  
} jXQ_7  
I._=q  
Public class MediaPlayer i)ctrdP-  
{ ?u|g2!{_  
  switch (audioType.ToLower()) H'.d'OE:I  
  { AseY.0  
    case ("mp3"): !ywc).]e  
        MP3 m = new MP3(); dLq!t@?iu>  
    m.Play(); -1:asM7  
    break; W\ckt]'  
    case ("wav"): PE>_;k-@k  
    WAV w = new WAV(); lAQ&PPQ  
w.Play(); qZ.\GHS  
    break;       Pa*yo:U'h  
  } `y(3:##p  
}   n1|%xQBU@  
  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。 h kY E7  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Fu$otMw%l  
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。 A [JV*Dt  
public class AudioMedia RPu-E9g@  
{ |qD<h  
public void Play() s.U p<Rw  
{ o/xE O=AW  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); [F$3mzx  
} 9UZX+@[F  
} rm7UFMCR6i  
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)。 OR O~(%-(e  
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: 4{_5z7ody  
public abstract class AudioMedia %9K@`v-  
{ $ uqlJG#`  
public abstract void Play(); 2=  _.K(  
} #"|Ey6&  
BeRn9[  
public class MP3:AudioMedia ~H.;pJ{ 8  
{ 9b0Z Ey{  
public override void Play() NZ#z{JI =+  
{ AMr9rBd  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Fpb1.Iz  
} Gu-Sv!4p  
} U"Y$7~  
QB7<$Bp  
public class WAV:AudioMedia { !w]t?h  
{ 5BZ5Gl3  
public override void Play() d@<XR~);  
{ '"&?u8u)  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); A8?>V%b[Y  
} \Z$*8z=  
} n~h%K7 c  
3 f3?%9  
public class MediaPlayer Y 4U $?%j  
{   .*Z]0~ &|  
  //根据需要完成任务的单向分派 .IqS}Rh  
public void Play(AudioMedia media) nsPM`dz/  
{   eNNK;xXe#  
  media.Play(); z K&`&("4C  
} ??F{Gli"C`  
} #KIHq2:.4  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 C-M op,w  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 b% F|V G  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: 5 Z@Q ^  
public abstract class VideoMedia !@Ox%vK  
{ T|u)5ww%  
public abstract void Play(); {0|^F!1z  
} 1@am'#<  
@M1U)JoQ  
public class RM:VideoMedia f-Sb:O!V  
{ 5b&'gd^d  
public override void Play() 30<^0J.1  
{ bV"0}|A~K  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); :KQ<rLd  
} uwbj`lpf  
} oyUf/ Sl  
6|zA,-=  
public class MPEG:VideoMedia 0P|WoC X  
{ X/Ae-1!  
public override void Play() j8lbn|.  
{ js{ RaR=  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ]!/1qF  
} (qaY,>je]D  
} wm}i+ApK  
+2vcUy  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 H*Yy o ?  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: <_D+'[  
j,~h:MT  
public interface IMedia %l>^q`p  
{ @=$;^}JS|  
void Play(); rA9"CN  
} |')Z;  
3+)i23[4=\  
public abstract class AudioMedia:IMedia  z=!xN5  
{ >Zr`9$i  
public abstract void Play(); ?g!)[p`v  
} r!;NH3 *  
!a  /  
public abstract class VideoMedia:IMedia +;vfn>^!b  
{ /V,:gLpQ  
public abstract void Play(); 7y:J@fh<  
} 5[0n'uH  
wL:3RZB  
这样再更改MediaPlayer类的代码: "Li"NxObCA  
public class MediaPlayer 4h-y'&Z  
{   ]g:VvTJ;?  
public void Play(IMedia media) -gzk,ymp  
{   .uhP (  
  media.Play(); n#4Ra+dD  
} n84*[d}t  
} #SO9e.yhI  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 eOS#@6U=u  
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。 N/Z<v* i"  
  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。 mp}ZHufG  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) "BK&C6]  
{ */6PkNq  
IMedia media = null; gzeG5p  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Ra.<D.  
{ GR/ p%Y(  
  case ("mp3"): 4-s Uy  
    media = new MP3(); m#Rll[  
    break; (}'0K?  
        //其它类型略; {4 *ob@w*  
  case ("rm"): a 6[bF  
    media = new RM(); [&e}@!8O`  
    break;   MwiT1sB~  
  //其它类型略;  75%!R  
} gg933TLu(Q  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); @dGj4h.  
player.Play(media); GQq2;%RrF  
} dqcfs/XhP  
&ceZu=*  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 OD{Rh(Id  
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。 h"j{B  
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。 A07FjT5w8  
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。 X mLHZ,/  
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: E: #VS~  
public interface IMediaFactory 7,Nd[ oL*7  
{ k{uc%6s  
IMedia CreateMedia(); ^lf)9 `^U  
} Wa ,  #  
:h"Y>1P  
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: gJ:Z7b  
public class MP3Factory:IMediaFactory eQA89 :j,  
{ xCGvLvFn  
public IMedia CreateMedia() zcDVvP  
{ st~f}w@  
  return new MP3(); p,U.5bX  
} H~fZA)W 4Y  
} ?NJ\l5'  
//其它工厂略; T~_+\w  
AS~O*(po  
public class RMFactory:IMediaFactory D}Z].c@ E  
{ 4?;1cXXA  
public IMedia CreateMedia() qHklu2_%  
{ I@e{>}  
  return new RM(); [/6IEt3}B  
} nx8 4l7<  
} [26"?};"%  
//其它工厂略; S'lZ'H/  
YEQ}<\B\&  
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。 q8`JRmt)H  
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: (eFHMRMv~  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) }3ty2D#/:  
{ MX]<tR`  
IMediaFactory factory = null; %\2 ll=p1  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) )FYz*:f>&  
{ NbSkauF~b  
  //音频媒体 nz~3o  
  case ("mp3"): = T!iM2  
    factory = new MP3Factory(); eE+zL ~CE  
    break; 4cl}ouG  
  //视频媒体 ZF>zzi+@  
case ("rm"): vA*!82  
    factory = new RMFactory(); fU8 &fo%ER  
    break;   hVd% jU:  
  //其他类型略; {b}Ri&oEOH  
} 9ssTG4Sa  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ,aU_bve  
player.Play(factory.CreateMedia()); ^3^n|T7le  
} 9Y3_.qa(.  
c\065#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。 >iDV8y  
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: `a*[@a#  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) $b QD{ {  
{ N[~ RWg  
IMediaFactory factory = null; )\8l6Gw  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) /z.Y<xOc  
{     bODCC5yL  
  case ("mp3"): [8v v[n/  
    factory = new MP3Factory(); sFsp`kf  
    break; Vr+X!DeY  
    //其他类型略; l q~^&\_#  
  case ("rm"): lQ {k  
    factory = new RMFactory(); qk<(iVUO  
    break;   kFg@|#0v9  
  //其他类型略; gG!L#J?  
} `qbf_;\  
IMedia media = factory.CreateMedia();  olB?"M=H  
media.Play(); 5hF iK K7  
} Tu"bbc  
bH%k)  
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。 p8aGM-+40W  
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。 <%Zg;]2H`  
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。 _Ryt|# y  
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: c |.~f+  
G~5EAeG  
<appSettings> {N42z0c  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> Z ]V^s8>  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> B4Ko,=pg  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 7o_1PwKS6  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> j^-E,YMC  
</appSettings> ry)g<OA  
>4 4A  
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: _bRd2k,  
private void InitMediaType() Uus%1hC%a  
{ Z?ZiK1) K  
cbbMediaType.Items.Clear(); P MV;A{T  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ND $m|V-C  
{ I|8'#QX  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 0}tf*M+a  
} @-qS[bV  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; VRV*\*~$  
} A/ZZ[B-  
VbyGr~t  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 4 ;ybQ  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) AqnDsr!  
{ 7)SG#|v[$  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); \]uD"Jqv#  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); #}Y$+FtO  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; HqC 1Dkw  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, s&&8~ )H  
factoryDllName).Unwrap(); 5-qk"@E W  
IMedia media = factory.CreateMedia(); +}1h  
media.Play(); &\6Buw_  
} gCfAy=-,V  
m.!n|_}]  
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。 mUSrCU_}  
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: 9j<qi\SSI  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 r&!Ebe-  
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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