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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) /%P|<[< [  
&.ENcEic  
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。 @+,J^[ y  
一、传统过程化设计思想 h>A~..  
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: 5Lo\[K >j  
public class MediaPlayer X`n)]~  
{   v"po}K  
private void PlayMp3() Ew9\Y R}  
{ <EHgPlQn  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); P m Zb!|  
} X,Q'Xe /  
x  bsk  
private void PlayWav() 2A5R3x= \  
{ |IL/F]I  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); n*Q~<`T  
} Q=+*OQV29  
l[G&=/R@H  
public void Play(string audioType) +li<y`aw0  
{   vs`"BQYf  
  switch (audioType.ToLower()) t\/i9CBn  
  { f2abee  
    case ("mp3"): i 1{Lx)  
    PlayMp3(); =[7[F)I~O  
    break; DF>LN%a~  
    case ("wav"): L T.u<ThR}  
    PlayWav(); LrL ZlJf  
    break;       KO~_  
  }   ,'KS:`m!  
} ?c$z?QTMJ  
} k /hD2tBLu  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 Xv~v=.HNhk  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 L7}dvdtZ0  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! f <,E  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 'DDlX3W-  
二、面向对象设计思想 sX :)g>b   
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ?hXeZB+b4  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 8H%-/2NW  
public class MP3 feI%QnK)U  
{ TH%J=1d  
public void Play() 42Qfv%*c  
{ - s}  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ,/XeG`vk  
} jIzkI)WC|  
} K ]  
mw[  
public class WAV HVq02 Z  
{ 6 G^x%s  
public void Play() Rfk8trD B  
{ tz).]E D  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 8c6dTT4  
} W$I^Ej}>$  
} s"7$SxMT  
OrZ=-9"  
Public class MediaPlayer s5 P~feg  
{ .:`+4n  
  switch (audioType.ToLower()) #DqVh!t"  
  { +J`HI1  
    case ("mp3"): 0|D^_1W`R  
        MP3 m = new MP3(); YEbB3N  
    m.Play(); pKnM=N1f  
    break; ,"@Tm01os  
    case ("wav"): vz[-8m:f  
    WAV w = new WAV(); =}$YZuzmU  
w.Play(); ?3 #W7sF  
    break;       -$; h+9BO  
  } b,k%n_&n  
}   rmzM}T\20  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ? 0}M'L  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) >E9:3&[F  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 4Z& i\#Q  
public class AudioMedia LhfI"fc  
{ na5:)j4<  
public void Play() j.b7<Vr4;  
{ s%{8$> 8V.  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); MKnG:)T<?l  
} 4GiHp7Y&A  
} <8JV`dTywC  
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)。 em@bxyMm  
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: o)(N*tC  
public abstract class AudioMedia P?zPb'UVqa  
{ iut[?#f^  
public abstract void Play(); @AvDV$F  
} ptCFW_UV  
/^F_~.u{  
public class MP3:AudioMedia #)qn$&.H  
{  *b$8O  
public override void Play() P$ a `8~w  
{ L,m'/}$  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); :3uCW1  
} hJkSk;^  
} `YK2hr  
j/oM^IY  
public class WAV:AudioMedia =u*\P!$  
{  |>Q ] q  
public override void Play() ,vxxp]#5  
{ 5`!Bj0Uf  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); cJ}J4?  
} -=tf)  
} )r9l T*z  
\hm;p  
public class MediaPlayer ']bpsn  
{   ed=pRb  
  //根据需要完成任务的单向分派 s!vvAD;\  
public void Play(AudioMedia media) \NiW(!Z}  
{    ?^8CD.|  
  media.Play(); xb N)z  
}  ]\qbe  
} Eeumi#$Z   
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 2/T4.[`t  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 k^JV37;bl  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: c]eDTbXd  
public abstract class VideoMedia !4"!PrZDB  
{ S\,~6]^T  
public abstract void Play(); %gd {u\h^  
} jGeil qPC  
a5)<roWQ  
public class RM:VideoMedia up# R9 d|  
{ b`lLqV<[cB  
public override void Play() >q}Ns^ .'  
{ (}1:]D{)@V  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); :RxWHh3O  
} S .KZ)  
} B7*^rbI:X  
h()Ok9]  
public class MPEG:VideoMedia oPqWL9]  
{ )\k({S  
public override void Play() g`2DJi&)  
{ 3:S>MFRn.3  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); hS( )OY  
} H}nPaw]G  
} F+c4v A})  
H*gX90{!2  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 Z4"SKsJT/>  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: 65P*Gu?  
Ib~n}SA  
public interface IMedia *VbB'u:  
{ K5h2 ~  
void Play(); | 4slG   
} LNA5!E  
SY[7<BUZ  
public abstract class AudioMedia:IMedia U= Gw(  
{  MeP,8,n'  
public abstract void Play(); ".Z1CBM(  
} <kmH^ viX  
(=T%eJ61  
public abstract class VideoMedia:IMedia ytWTJ>L  
{ M6j!_0j  
public abstract void Play(); ,?3)L   
} Oi?+Z:lak  
}[$qn|  
这样再更改MediaPlayer类的代码: $4*wK@xu  
public class MediaPlayer  .# Jusd  
{   5>S<9A|Q  
public void Play(IMedia media) aw3 oG?3I  
{   ,>AA2@6zMT  
  media.Play(); GY%2EM(  
} 9On0om>  
} _#SCjFz  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 M<%g)jn_  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 vi4lmkyh^  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 -;i vBR  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 0bcbH9) 1q  
{ <%SG <|t  
IMedia media = null; `veq/!  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 7V="/0a  
{ 4U;Zs3  
  case ("mp3"): 0+iaO"%  
    media = new MP3(); ?k}"g$JFn  
    break; 8Hf:yG,  
        //其它类型略; .$rt>u,8<  
  case ("rm"): e2}5< 7  
    media = new RM(); 4GL-3e  
    break;   Y*KP1=Md  
  //其它类型略; >U.f`24  
} w]% |^:  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); /'ukeK+'  
player.Play(media); Jtv~n  
} g]ct6-m  
KysJ3G.k\  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 )J"*[[e  
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。 /`2t$71)  
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。 RyN}Gz/YN  
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。 FUD M]:XQ  
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: vhEXtjL  
public interface IMediaFactory Q!T+Jc9N  
{ &|LP>'H;  
IMedia CreateMedia(); Mq#sSBE<K  
} z0v|%&IK  
b}C6/ zW  
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: CZ~%qPwDw  
public class MP3Factory:IMediaFactory $3BH82  
{ V+Tu{fFF7E  
public IMedia CreateMedia() \nKpJ9!  
{ 6]mFw{6qn1  
  return new MP3(); `yvH0B -  
} x,+2k6Wn!  
} ` &E-  
//其它工厂略; 1c2zFBl.&  
SXJ]()L?[v  
public class RMFactory:IMediaFactory _P:}]5-|  
{ .O1Kwu  
public IMedia CreateMedia() kgQyG[u  
{ M In6p  
  return new RM(); aOOkC&%  
} mT3'kUZ}]  
} z+=wql*Eo  
//其它工厂略; 6z-&Zu7@  
>}p'E9J?r  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 4Gsbcl{  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: B.T|e,g26  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +YNN$i  
{ ;LhNz()b  
IMediaFactory factory = null; Vlka+$4!  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 4kr! Af  
{ UD+r{s/%  
  //音频媒体 f-'$tMs  
  case ("mp3"): op|:XLR5  
    factory = new MP3Factory(); ,Qw\w,  
    break; SBbPO5^](  
  //视频媒体 RPh8n4&("  
case ("rm"): UEb'b,O_9  
    factory = new RMFactory(); |nu)=Ag  
    break;   `;R [*7  
  //其他类型略; IuW5LS  
} -IP3I  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); H+O^el  
player.Play(factory.CreateMedia()); "AayU  
} Wb7z&vj  
\qA^3L~;5  
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。 G#f(oGn :  
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: yJMHm8OB7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) q]}1/JZS  
{ ;V:Cf/@@R  
IMediaFactory factory = null; 8va&*J? 2  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Lu6?$N57rC  
{     MF}}o0P  
  case ("mp3"): C>0='@LB@r  
    factory = new MP3Factory(); 'C")X  
    break; n?EL\B   
    //其他类型略; @XSxoUF\  
  case ("rm"): K]0K/~>8  
    factory = new RMFactory(); )h&*b9[B=  
    break;   OM1pyt  
  //其他类型略; % QKlvmI"  
} uTq)Ets3  
IMedia media = factory.CreateMedia(); sP` k{xG  
media.Play(); Q*c |!< &e  
}  M .J  
.o_?n.H'&  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 eN?:3cP#l  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 "?Mf%u1R  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 6j{O/  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: D,)^l@UP  
I,Z'ed..  
<appSettings> `JrvD  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> MV,;l94?%=  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 8>(DQ"h  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> OD~TWT_  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> wRLj>nc  
</appSettings> Hrd z1:#6,  
aN}l&4d  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: xn`<g|"#  
private void InitMediaType() 1$^=M[v  
{ puPYM"  
cbbMediaType.Items.Clear(); ==W`qC4n?n  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) tG"lI/  
{ 50Kv4a"  
    cbbMediaType.Item.Add(key); lDd8dT-Q.  
} SB<09|2  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; N:yyDeGyW  
} 9tZ+ ?O5  
5%Xny8 ]|D  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: (qky&}H  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) r!,/~~m T  
{ $>M A  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 3~uWrZ.u  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); GA.4'W^&a  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; rdY/QvP0=  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, % w0Vf$  
factoryDllName).Unwrap(); (q|EC;   
IMedia media = factory.CreateMedia(); [L+VvO%cT  
media.Play(); <s737Rl  
} SA'c}gP  
oO 8opS7F  
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。 .^} vDA  
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: 4CdST3  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 |n_es)A  
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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