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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) y(^\]-fE  
U: )Gc  
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。 P>`|.@  
一、传统过程化设计思想 EP+LK?{%  
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: % w  
public class MediaPlayer xZ >j Q_}  
{   @:>gRD  
private void PlayMp3() vF[ 4kDHk  
{ 6mgLeeY  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); iHvWJ<"jR  
} _qo\E=E  
UG}2q:ST  
private void PlayWav() *O_^C  
{ 2n-kJl`: O  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); &H+n0v  
} 9^nRwo  
<num!@2D  
public void Play(string audioType) {lg iH+:  
{   ~_g{P3  
  switch (audioType.ToLower()) ojA!!Ru  
  {  }Fox  
    case ("mp3"): Sn' +~6i  
    PlayMp3(); $2-_j)+  
    break; rI6+St  
    case ("wav"):  Wu8^Z Z{  
    PlayWav(); XGjFb4Tw7  
    break;       g=,}j]tl  
  }   VYt<j<ba  
} tE-g]y3  
} aeAx0yE[p  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 #l3)3k* ;  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 BL"7_phM,  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! (vvD<S*  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 {esb"beGLa  
二、面向对象设计思想 !+QfQghAT  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! 8%xBSob{j  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 4%I[.dBnM  
public class MP3 )OVa7[-T  
{ vbZ!NO!H  
public void Play() uU^iY$w  
{ g#cet{>  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); >7S@3,C3ke  
} ]]3rSXs2}J  
} L' bY,D(J>  
)?c,&  
public class WAV 7q 5 *grm  
{ gU NWM^n  
public void Play() ,|.}6\zl*{  
{ @2 *Q*  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); &|db}\jT  
} y\Utm$)j  
}  ,CuWQ'H  
m7u`r(&  
Public class MediaPlayer D{[{&1\)r  
{ siT`O z|,  
  switch (audioType.ToLower()) Jyr V2Tk^  
  { 2A:h&t/|C  
    case ("mp3"): U%[ye0@:  
        MP3 m = new MP3(); 6]kBG?m0  
    m.Play(); p8?v o ?^  
    break; ;[(d=6{hc]  
    case ("wav"): 9cU9'r# h  
    WAV w = new WAV(); ?:-:m'jdU  
w.Play(); V*@Y9G  
    break;       H\\FAOj  
  } %~gI+0HK  
}   M}f(-,9  
  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。 u]9\_{c]Q  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Ym! e}`A\F  
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。 SW'eTG  
public class AudioMedia kxJ[Bi#  
{ `|nCnT'  
public void Play() s(J>yd=  
{ PLMC<4$s  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 5b*knN>  
}  (/,l0  
} "k{so',7z  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 -B&(& R  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: T?1V%!a;f  
public abstract class AudioMedia NY.* S6  
{ di0@E<@1:  
public abstract void Play(); rDa{Ve  
} Ke?,AWfG  
KAI2[ gs  
public class MP3:AudioMedia ;FRUB@:  
{ v+W'0ymbnV  
public override void Play() Hq 3V+$  
{ hh&$xlO)(v  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Lhe&  
} GZNN2 '  
} ;l ZKgi8`  
LdN[N^n[H  
public class WAV:AudioMedia |iUC\F=-  
{ '?L^Fa_H  
public override void Play() tqCkqmyC  
{ $Th)z}A}EA  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); $sE=[j'v  
} ]a4+]vLK  
} kP ,8[r  
V|$PO Qa3  
public class MediaPlayer "wTCO1  
{   bvB', yBZ  
  //根据需要完成任务的单向分派 dS4zOz"  
public void Play(AudioMedia media) tHZ"o!(S  
{   VN!nef  
  media.Play(); Ui`{U  
} ;p`to"6IFD  
} %oTBh*K'o  
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)。 o,dp{+({  
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。 h-?yed*?  
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: 7Y(Dg`8G  
public abstract class VideoMedia C8> i{XOO,  
{ j9h fW'  
public abstract void Play(); e&d$kUJrq  
} iC=>wrqY>  
3?]81v/  
public class RM:VideoMedia C9sU^ ]#F  
{ ] h(Iun  
public override void Play() ,v>;/qm  
{ 3zD#V3 =  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); `cXLa=B)9  
} ~io.TS|r  
} 1J"I.  
zdRVAcrwQ  
public class MPEG:VideoMedia vf{$2 rC  
{ sA| SOAn  
public override void Play() A%Ka)UU+n  
{ O& Sk}^  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); \2 N;V E  
} @ztT1?!e  
} x"e;T,c  
J'X}6Q  
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。 (4/"uj5  
  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: jc Mn   
D5@=#/?*  
public interface IMedia f/UU{vX(  
{ z}u`45W+  
void Play(); 1LRP R@b^  
} 1bCE~,tD  
f^B8!EY#:  
public abstract class AudioMedia:IMedia Y $v#>w_M  
{ y 2> 93m  
public abstract void Play(); l! 88|~  
} i~]6 0M>  
h$!YKfhq}  
public abstract class VideoMedia:IMedia ~Dq-q6-@t  
{ ?96r7C|  
public abstract void Play(); -(:T&rfTp  
} M*gvYo  
"gM!/<~  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 0j!3\=P$  
public class MediaPlayer 18rV Acj  
{   \#:  W  
public void Play(IMedia media) MLHCBRi  
{   xB Wl|j  
  media.Play(); %"Um8`]FVg  
} #C&';HB;y  
} C`i#7zsH  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 `J,>#Y6(J  
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。 k4LrUd  
  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。 6GunEYK!N8  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) M11\Di1  
{ #RR;?`,L}  
IMedia media = null; L?N&kzA  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ?;~E*kzO&  
{ ~F'6k&A^q  
  case ("mp3"): yO%^[c?  
    media = new MP3(); Dnw^H.  
    break; }? / Blr  
        //其它类型略; ]j>xQm\  
  case ("rm"): q@bye4Ry%W  
    media = new RM(); V_J0I*Qa4  
    break;   GuR^L@+ -.  
  //其它类型略; dfdK%/' $(  
} -\f7qRW^U  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); piM4grg \  
player.Play(media); #wIWh^^ Zy  
} V0,JTWc  
YXWDbr:JX  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 INbV6jZL  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 7@<.~*Bl6  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 gxVr1DIkN  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 zni9  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: Sz Mh  
public interface IMediaFactory RQ8d1US  
{ i-v: %  
IMedia CreateMedia(); HC$%"peN1b  
} #G]IEO$M6  
9lYfII}4(  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: J"AR3b@,$?  
public class MP3Factory:IMediaFactory C5dM`_3L  
{ 68u?}8}  
public IMedia CreateMedia() g}<jn'@{  
{ )]C]KB  
  return new MP3(); rah"\f2  
} ,EEAxmf  
} [oU\l+t  
//其它工厂略; YgcW1}  
:38{YCN  
public class RMFactory:IMediaFactory -z`%x@F<&L  
{ SDC|>e9i  
public IMedia CreateMedia() 7o+L  
{ Qa=Y?=Za  
  return new RM(); V>QyiB  
} 8<Iq)A]'Z  
} GoybkwFjZ  
//其它工厂略; zz U,0 L  
 6a,8t  
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。 vz4( k/  
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: sF!#*Y  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) -yqgs>R(d  
{ !2!Zhw2u  
IMediaFactory factory = null; }2;P`s  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @)h>vg  
{ p($vM^_<"  
  //音频媒体 IzTJ7E*i  
  case ("mp3"): ,A`|jF  
    factory = new MP3Factory(); j<(E %KN3  
    break; {`SMxDevc}  
  //视频媒体 .S|7$_9;b  
case ("rm"): 0C :8X   
    factory = new RMFactory(); s*Qyd{"z  
    break;   k)I4m.0a5  
  //其他类型略; iG54 +]  
} [Kc?<3W  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); l0,VN,$Yl  
player.Play(factory.CreateMedia()); qg#YQ'vWte  
} jaEe$2F2  
{FFdMdxy-  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 Cik1~5iF  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: @!OXLM   
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) W_M#Gi/ AL  
{ 9o>D Uc  
IMediaFactory factory = null; yx|iZhK0:}  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) GrG'G(NQ  
{     E \/[hT  
  case ("mp3"): ?:$ q~[LY  
    factory = new MP3Factory(); 4:rwzRDY  
    break; JY CMW! ~  
    //其他类型略; , ]1f)>  
  case ("rm"): *S*49Hq7c  
    factory = new RMFactory(); r&8aB85  
    break;   -6DRX  
  //其他类型略; rNV3-#kU  
} QtnNc!,n  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 5vLXMdN  
media.Play(); ra'/~^9  
} 5.VPK 338A  
=?C <@  
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。 mce qZv  
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。 |^Y"*Y4*h  
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。 >G|RVB  
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: Dazm8_x  
[E p'm  
<appSettings> #@DJf  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 7~P2q/2E>  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> {*+J`H_G2a  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> A4f"v)vM  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> Dc0=gq0  
</appSettings> 1J9p1_d5  
H]tD~KM<  
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: |c0^7vrC  
private void InitMediaType() mBwz.KEm<  
{ 7<WUj K|  
cbbMediaType.Items.Clear(); 8/>.g.]  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) < +*  
{ LA;f,CQ  
    cbbMediaType.Item.Add(key); }o:LwxNO  
} Zy7kPL;b  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; fCUx93,>z  
} eQuw uT  
8i[TeW"  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: t,De/L  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) sPQj B[  
{ M#4;y,n<k  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); -sA&1n"W&5  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); L~PiDQr?r  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; [4#HuO@h  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 4eB'mPor  
factoryDllName).Unwrap(); 4)e1K/PJ)  
IMedia media = factory.CreateMedia(); /#vt \I<x  
media.Play(); (!fx5&F  
} .pPuBJL]<  
~OX\R"aZBW  
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。 # l9VTzi  
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: ^^}htg  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 X% 05[N  
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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