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) {lgiH+:
{ ~_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 7q5*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$s
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 5b*knN>
} (/,l0
} "k{so',7z
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 -B&(&R
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: T?1V%!a;f
public abstract class AudioMedia NY.* S6
{ di0@E<@1:
public abstract void Play(); rD a{Ve
} Ke?,AWfG
KAI2[ gs
public class MP3:AudioMedia ;FRUB@:
{ v+W'0ymbnV
public override void Play() Hq 3V+$
{ 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 dS4z Oz"
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,
{ j9hfW'
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{$2rC
{ sA|SOAn
public override void Play() A%Ka)UU+n
{ O& Sk}^
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); \2 N;VE
} @ztT1?!e
} x"e;T,c
J'X}6Q
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 (4/"uj5
不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: jc
Mn
D5@=#/?*
public interface IMedia f/UU{vX(
{ z}u`45W+
void Play(); 1LRP
R@b^
} 1bCE~,tD
f^B8!EY#:
public abstract class AudioMedia:IMedia Y$v #>w_M
{ y
2>
93m
public abstract void Play(); l!88|~
} i~]60M>
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%/' $(
} -\f7qRW^U
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); piM4grg
\
player.Play(media); #wIWh^^ Zy
} V0,JTWc
YXWDbr:JX
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 IN bV6jZL
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 7@<.~*Bl6
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 gxVr1DIkN
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 zni9
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: SzMh
public interface IMediaFactory RQ8d1US
{ i-v: %
IMedia CreateMedia(); HC$%"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]K B
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($vM^_<"
//音频媒体 I zTJ7E*i
case ("mp3"): ,A` |jF
factory = new MP3Factory(); j<(E%KN3
break; {`SMxDevc}
//视频媒体 .S|7$_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 <