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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) bhWH  
JD}"_,-  
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。 l.Qv9Ll|b  
一、传统过程化设计思想 %d/Pc4gfc  
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: pk0C x  
public class MediaPlayer V)8d1S  
{   7$&3(#!N  
private void PlayMp3() }^ np  
{ o<r|YRzQl  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Vx6/Rehj  
} {2Jn#&Z29  
D-<9kBZs  
private void PlayWav() -1 Ok_h"  
{ &hb:~>  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Ow\dk^\-G8  
} v2uyn  
HX77XTy  
public void Play(string audioType) |nFg"W  
{   E1uyMh-dy  
  switch (audioType.ToLower()) w[S!U<9/  
  { -0/5 !  
    case ("mp3"): }t^N|I  
    PlayMp3(); v8>?,N#  
    break; ~\^h;A'3  
    case ("wav"): r- ];@  
    PlayWav(); ] %y3*N@AZ  
    break;       6cV -iDOH  
  }   DcQ[zdEz+  
} >5Rcj(-&l  
} XJG "Zr9  
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。 ] 3@.)  
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。 <-1(G1v  
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! 0*F{=X~L  
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。 c[~LI<>ic  
二、面向对象设计思想 }(/")i4h  
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! 3 0fsVwE2  
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: 23AMrDF=N  
public class MP3 dMnJ)R  
{ %ur_DQ  
public void Play() Z`=[hu  
{ D/ SM/  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); $\ 0d9^)&  
} -!k$ Z  
} g{}{gBplnl  
1b,,uI_  
public class WAV cx(aMcX6  
{ nf7l}^/UE  
public void Play() eXqS9`zKr  
{ JQhw>H9&  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); :q xd])-  
} Xo{|m[,  
} w,t>M_( N  
=&J 7 'nDP  
Public class MediaPlayer >+ZG {'!j  
{ Gqz<;y  
  switch (audioType.ToLower()) ;gC.fpu  
  { l#W9J.q(  
    case ("mp3"): q-g3!  
        MP3 m = new MP3(); $H9+>Z0(  
    m.Play(); b`=\<u8  
    break; %ifq4'?Z   
    case ("wav"): 1,tM  
    WAV w = new WAV(); f"=1_*eH  
w.Play(); s:6pPJL  
    break;       py9HUyr5eZ  
  } Aqwjs 3  
}   B4yC"55  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 >>ncq$  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 0 s-IW  
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。 r pv`%  
public class AudioMedia SOq{`~,4B  
{ ~qG`~/7  
public void Play() uK:?6>H  
{ F3aOKV^  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); a5v}w7vL  
} TfD]`v`]   
} -gWqq7O  
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)。 | Vtd !9  
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: ~JJuM  
public abstract class AudioMedia +wAH?q8f  
{ v[r5!,F  
public abstract void Play(); Kd?TIeFE  
} G\y:O9(  
qH3|x08  
public class MP3:AudioMedia ]"jJgO^  
{ r+}5;fQJ  
public override void Play() 8b0!eB#_Ee  
{ !ys82  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 4xg7 oo0iJ  
} /.'tfy $  
} s<i& q {r  
BM(8+Wj  
public class WAV:AudioMedia ]}3AP!:  
{ 9!u=q5+E  
public override void Play() wF +9Iu  
{ tFY;q##z  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Ag3[Nu1  
} vPm&0,R*y:  
} c~@Z  
-'j_JJ  
public class MediaPlayer q K sI}X~  
{   \GL!x 7s1A  
  //根据需要完成任务的单向分派 ;b(*Bh<  
public void Play(AudioMedia media) l (EDe  
{   F__j]}?  
  media.Play(); 7q>Y)*V  
} Xndgs}zz  
} HA?<j|M  
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)。 Hh_Yd)  
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。 d-=RS]j;j  
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: 8n.sg({g  
public abstract class VideoMedia MeXzWLH  
{ bbDl?m&bq  
public abstract void Play(); 8i H'cX  
} ax]Pa*C}  
WOW:$.VO^  
public class RM:VideoMedia r#ISIgJXG  
{ dM%#DN8 l  
public override void Play() 3D)gy9T&l  
{ kZ&|.q1zki  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); cmpT_51~O  
}  q q%\  
} .eg?FB'7  
d|^cKLu  
public class MPEG:VideoMedia $\S;f"IM.  
{ .AIlv^:|U  
public override void Play() 5pF4{Jd1  
{ O]"3o,/]G  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); (;f7/2~`  
} :ET05MFs\#  
} cR/-FR  
Pc+8CuN?  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 mVJW"*}8  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: DAZzc :1Aj  
g_kR5Wxpt  
public interface IMedia %\5 wHT+)  
{ 3#{{+5G  
void Play(); Q&zEa0^rG6  
} gnW]5#c@  
4eZ  
public abstract class AudioMedia:IMedia &d"c6il[  
{ [(Z sQK  
public abstract void Play(); T=/GFg'  
} qb^jcy  
]g#ur@Y%  
public abstract class VideoMedia:IMedia |'w_5?|4  
{ K4]42#  
public abstract void Play(); 8<,b5  
} PNm WZW*  
>EVlMt27'  
这样再更改MediaPlayer类的代码: H3$~S '  
public class MediaPlayer (AHZmi V  
{   (8M^|z}q  
public void Play(IMedia media) 8Iz-YG~%3  
{   f s8nYgv|Q  
  media.Play(); KC+C?]~M  
} h5+qP"n!?q  
} K"p$ga{  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 >Oary  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 c,cc avv{I  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 t`PA85.|d  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ~i`@  
{ u"rK5'  
IMedia media = null;  tCT-cs  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) -P|EV|8=  
{ [x`trypg  
  case ("mp3"): l[KFK%?  
    media = new MP3(); Y)?dq(  
    break; "`b"PQ<x  
        //其它类型略; n5nV4 61U  
  case ("rm"): @,Je*5$o"  
    media = new RM(); #41fRmzC  
    break;   kOv2E]  
  //其它类型略; deD%E-Ja  
} r"yA=d'c  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); JsNqijVC  
player.Play(media); F[q:jY  
} ye-o'%{  
0_Gi1)  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 +f{CfWIKs  
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。 .'3&!#3  
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。 tBDaFB  
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。 Y2&>;ym!  
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: )&G uZ  
public interface IMediaFactory h/h`?vWu  
{ DP2 ^(d<  
IMedia CreateMedia(); m$T?~o o  
} "qEi$a&]  
zdDn. vG  
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: aq ~g 54  
public class MP3Factory:IMediaFactory )` nX~_'p  
{ ]=2wQ8  
public IMedia CreateMedia() )@-v6;7b0  
{ _%g}d/v}pO  
  return new MP3(); Qo*,2B9R L  
} y`"~zq0D  
} ~7Ji+AJA  
//其它工厂略; PJC[#>}  
T6s~f$G  
public class RMFactory:IMediaFactory 8no_xFA  
{ F_8nxQ-  
public IMedia CreateMedia() kcy?;b;z  
{ &^ECQ  
  return new RM(); ^;J@]&[ ~  
} l0c ws`V  
} zCrDbGvqF`  
//其它工厂略; @@L@r6  
(p1y/"Xh  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 ahagt9[,:F  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: (!h%) _?.l  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) sOc<'):TK  
{ xkv2#"*v  
IMediaFactory factory = null; wJ_E\vP  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) {}Y QB'}  
{ SHw%u~[hu  
  //音频媒体 sb 3l4(8g  
  case ("mp3"): hg}Rh  
    factory = new MP3Factory(); :e-&,K  
    break; l26DPtWi  
  //视频媒体 j M%qv  
case ("rm"): Cm:&n|  
    factory = new RMFactory(); lO482l_t  
    break;   p5<2tSD  
  //其他类型略; (2H e]M\  
} F...>%N$  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); (mq 7{ ;7y  
player.Play(factory.CreateMedia()); JpVV0x/Q/_  
} "0pH@_8o{  
B_FfXFQm<  
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。 :Jp$_T&E  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: z7+y{-{Z  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ([loWr}QR  
{ !!Tk'=t9"3  
IMediaFactory factory = null; 0 S3~IeJ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) gi::?ET/.  
{     \>0F{-cR$  
  case ("mp3"): pdnkHR$  
    factory = new MP3Factory(); Xg*IOhF6x  
    break; +MG(YP/ l  
    //其他类型略; ZyE2=w7n  
  case ("rm"): K*uFqdLL!  
    factory = new RMFactory(); k0|*8  
    break;   h:QKd!Gq  
  //其他类型略; *uYnu|UQH  
} '</  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Jhbkp?Zli  
media.Play(); OtuOT=%  
} H-%)r&"vn  
MF>1u%  
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。 27b7~!  
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。 S5:`fo^5  
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。 {e,m<mAi  
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: hw`+,_ g  
6x\+j  
<appSettings> x{u7#s1|/  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> pm<zw-  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> {r2-^Q HF  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> YQ>P{I%J  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ;I'pC?!y  
</appSettings> jKV,i?  
wyO@oi Vn  
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: XAuB.)|  
private void InitMediaType() ]a|3"DP5  
{ V}732?Jy  
cbbMediaType.Items.Clear(); G!~[+B  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) <wwcPe}  
{ 3 wVN:g7  
    cbbMediaType.Item.Add(key); % R~9qO  
} jREj]V>  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 9NwA5TP9_  
} ua(y! Im  
jyF0asb  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: xw-x<7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) LP bZ.  
{ 2-821Sf#h  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); hx$-d}W{  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 2BOe,giy  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; +r)'?zU  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, gkUG*Zw  
factoryDllName).Unwrap();  "m3:HS  
IMedia media = factory.CreateMedia(); DB'pRo+U  
media.Play(); v%3mhk#  
} r@+IDW.=9  
c8mcJAc  
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。 0A[p3xE\  
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: TDg#O!DUF  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 E)|_7x<u  
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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