面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) 2eErvfC[
BeP]M1\?>
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。 q#9JJWSs
一、传统过程化设计思想 >7%Gd-;l
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: CVfQ
public class MediaPlayer k(l
{ &?L
K>QV
private void PlayMp3() d*3;6ZLy
{ tlhYk=yq
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); I3Gz,y+
} mlC_E)Ed5
} :U'aa
private void PlayWav() eytd@-7uX
{ Lc,`
MessageBox.Show("Play the wav file."); f9v%k'T[
} ={&}8VA
sOzmw^7
public void Play(string audioType) *m2{6N_
{ 9pAklD 4
switch (audioType.ToLower()) 3S4'x4*
{ 5J!ncLNm{
case ("mp3"): H9nVtS{x
PlayMp3(); 9W{`$30
break; LASR*
case ("wav"): JU^{!u
PlayWav(); Vk%[N>
break; I|jGu9G
} q{D_p[q
} b0W~*s [4
}
`I*W}5
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 0I6[`*|SX
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 S[!sJ-rG
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! &h)G>Sqc
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 /H 3u^
二、面向对象设计思想 Vs@[="
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! AITV+=sN
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: #$q~ZKB
public class MP3 1=LI))nV
{ .48Csc-
public void Play() 'iy &%?
{ c_$9z>$
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); }.md$N_F
} xWkCP2$?P
} AKWM7fI
uJ:'<dJ
public class WAV aju!A q54G
{ Gao8!OaQ
public void Play() piq1cV
{ a/d'(]
MessageBox.Show("Play the wav file."); .iK{=L/(y
} QLNQE 6-
} DRS68^
{&tbp
Bl#
Public class MediaPlayer +
3+^J?N
{ #i$/qk=N
switch (audioType.ToLower()) R7~H}>uaF
{ E]G#"EV!Y
case ("mp3"): ~!o\uTVr
MP3 m = new MP3(); ^kg[n908Nw
m.Play(); #H]cb#
break; 32DT]{-N!
case ("wav"): SQ*dC
WAV w = new WAV(); AhjK*nJF
w.Play(); 7.hgne'<
break; /?<tjK' "H
} *#ccz
} Gb)!]:8
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。 _T[ =7 cn
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 34Q;& z\e
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。 c\2+f7o@
public class AudioMedia jKFypIZ4
{ r!/=Iy@
public void Play() !Jh/M^
{ k-;%/:Om
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); "`pI!nj
} Vc}#Ok
} Mm7l!
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)。 S*3N6*-l"
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: dz^l6<a"n
public abstract class AudioMedia 1pe eecE
{ eWjLP{W
public abstract void Play(); +T}:GBwD7
} ;CbQ}k
@^g/`{j>J
public class MP3:AudioMedia Jw%0t'0Zi
{ #BA=?7
public override void Play() <b 0;Nf
{ ]{->/.oB
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); EdQ:8h
} ;6o p|O
} 7^Y "K
3+6s}u)
public class WAV:AudioMedia ,TrrqCw>
{ dP8b\H
public override void Play() $umh&z/
{ KA )9&6
MessageBox.Show("Play the wav file."); L_f u<W
} }6#lE,\lM
} Z i-)PK^
j$l[OZ:#
public class MediaPlayer /S29\^
{ Uj!3H]d
//根据需要完成任务的单向分派 fhx_v^<X
public void Play(AudioMedia media) HKA7|z9{
{ d\FBY&C7b
media.Play(); Rv9oK-S
} Uloa]X=Im8
} V!!E)I
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)。 J}?F4
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。 *P4G}9B|9:
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: c_#\'yeW
public abstract class VideoMedia I!IWmU6FN
{ ka_]s:>+
public abstract void Play(); gXtyl]K:
} asT*Z"/Q!
fIOI
public class RM:VideoMedia -phwzR\(t
{ w7Do#Cv
public override void Play() =rBNEd
{ |Sg
FHuA
MessageBox.Show("Play the rm file."); w6C0]vh
} GX4HW \>a
} )4oTA@wR
1EvAV,v"
public class MPEG:VideoMedia V=!tZ[4z$h
{ 'J+dTs;0
public override void Play() Kyy CS>
{ "S6'<~s
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); o!TG8aeb
} n W2[x;
} E. @n Rj#
?m3,e&pB5
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。 zyNg?_SM
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: N*.JQvbnr
zZ3Ko3L%g_
public interface IMedia V+7x_>!&)
{ 3nVdws
void Play(); 96fzSZS,
}
LfD70r\
?nOul}y/
public abstract class AudioMedia:IMedia --SlxV/x
{ bYT,f.,5{
public abstract void Play(); }K\]M@
} DgOO\
h+o-h4X
public abstract class VideoMedia:IMedia s53Pw>f
{ %";bgU2Q
public abstract void Play(); >"qnuv G
} R
+H0+omj
\$o5$/oU(
这样再更改MediaPlayer类的代码: c]]OV7;)>
public class MediaPlayer 8r@_b
{ <uUHr,#
public void Play(IMedia media) wfH#E2+pk
{ 9pN},F91n:
media.Play(); `]L&2RS
} 69)- )en
} d_CY=DHF%`
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 D+Osz
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 7MXi_V;p<
现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 eR,ePyA;
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 5[Sa7Mk
{ octBt`\Of
IMedia media = null; Ba$&4?8
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())
?LU]O\p
{ {ETuaFDM
case ("mp3"): XV"8R"u%Q
media = new MP3(); gkDyWZG B
break; \XaKq8uE
//其它类型略; $[5S M>e]
case ("rm"): &)?ECj0`
media = new RM(); -ea":}/
break; eh=.Q<N
//其它类型略; HyKvDJ
3_
} 92|\`\LP%
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); }G,PUjg_^3
player.Play(media); sJ{S(wpi"
} QkJAjmB
fi*@m,-
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 $@t]0
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 37Z@a!#
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 zS]8ma
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 eH.~c3o
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: 9sQ7wlK
public interface IMediaFactory {DzOXTI[Y
{ .!yXto:
IMedia CreateMedia(); [=dK%7v
} WEgJ_dB
&jJj6
+P\
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: 9V5}%4k%+
public class MP3Factory:IMediaFactory i7hWBd4wK
{ 15NeC7GAh
public IMedia CreateMedia() rr/0pa$
{ iYwzdW1
return new MP3(); k+
Shhe1
} kXw&