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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) k]b*&.EY1  
>=~\b  
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。 18X@0e  
一、传统过程化设计思想 g3R(,IH  
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: Syk)S<  
public class MediaPlayer ?,} u6tH  
{   $3-v W{<  
private void PlayMp3() +>$]leqa  
{ Q;h.}N8W  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _Nx /<isdL  
} e#"h@kZP  
+#O+%!  
private void PlayWav() >Vuvbo   
{ x#rgFY,TY  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); dP5x]'"x  
}  @/2Kfr  
9t`;~)o  
public void Play(string audioType) $TQhr#C]  
{   &!!*xv-z  
  switch (audioType.ToLower()) 5>k:PKHL  
  { @u~S!(7.Wi  
    case ("mp3"): &Y@i:O  
    PlayMp3(); 8|u4xf<  
    break; Z;BS@e  
    case ("wav"): |P|B"I<?  
    PlayWav(); Bo 35L:r|  
    break;       L@}PW)#  
  }   7)66e  
} 0-2|(9 Kc  
} b}e1JPk}!  
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。 jHLs 5%  
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。 D=tZ}_'{t  
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! &quY^j  
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。 3h@]cWp  
二、面向对象设计思想 FDHW' OP4  
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! ^t >mdxuq  
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: ;KeU f(tH  
public class MP3 ]hl*6  
{ 12$0-@U  
public void Play() >)><u4}  
{ _)A|JC!jId  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 8tY>%A~^z  
} 7& M-^Ev  
} SI(f&T(  
| ,8z" g  
public class WAV |s8N  
{ M`MxdwR  
public void Play() c-LzluWi  
{ N& _~y|  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Z6!Up1  
} B#sCB&(  
} )6|L]'dsZ  
qi-XNB`b  
Public class MediaPlayer m|*B0GW  
{ _O9V"DM  
  switch (audioType.ToLower()) rb*|0ST  
  { te_2"Z  
    case ("mp3"): `lf_wB+I  
        MP3 m = new MP3(); -,bFGTvYQ  
    m.Play(); tC[ZWL  
    break; X.]I4O&_  
    case ("wav"): H]TdW;ZbZ  
    WAV w = new WAV(); /l$x}  
w.Play(); BK$y>= `  
    break;       'Zx5+rM${}  
  } _e%D/}  
}   XLh)$rZ  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 BN/ 4O?jD9  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) C]^Ep  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 i'~-\F!  
public class AudioMedia xR7ZqTcw  
{ Gnc`CyN:H  
public void Play() Q|y }mC/  
{ ~!S3J2kG{  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); )^(*B6;z5  
} Zxk~X}K\P  
} ffKgVQux  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 s%[F,hQRk  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: |/.J{=E0K  
public abstract class AudioMedia 5Qgu:)}  
{ 3m1g"  
public abstract void Play(); kVn RSg}R  
} ^FCXcn9  
K_Y-N!h  
public class MP3:AudioMedia 7h' C"rH  
{ bM W|:rn  
public override void Play() awLvLkQb{  
{ =lacfPS  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); A(Ct^/x-  
} Cq5.gkS<  
} "be\%W+<  
*v<f#hB"  
public class WAV:AudioMedia 5Cf!NNV  
{ 1]xk:u4LA  
public override void Play() B-I4(w($  
{ mF~T?L"  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); [9E~=A#  
} <JPN< Kv  
} G?Et$r7:R  
c r=Q39{  
public class MediaPlayer !z?   
{   `IHP_IfR  
  //根据需要完成任务的单向分派 !Vpi1N\  
public void Play(AudioMedia media) 79DNNj~  
{   q~`hn(S  
  media.Play(); DYX{v`>f^  
} Bc>j5^)8w  
} 0d2P   
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)。 kUBE+a6#  
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。 ?<Qbp;WBo  
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: q` S ~w  
public abstract class VideoMedia Y:*% [\R  
{ vG|!d+  
public abstract void Play(); +%5L2/n7  
} <H64L*,5'7  
:8S;34Y;  
public class RM:VideoMedia 74e=zW?  
{ b42%^E  
public override void Play() hB [bth  
{ vNi;)"&*  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ^}  {r@F  
}  lKbWQ>  
} )x-b+SC  
s,R:D).  
public class MPEG:VideoMedia T CT8OU|  
{ \((MoQ9Qk  
public override void Play() =By@%ioIGG  
{ n"iS[uj,  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); <Bo\a3Z  
} b'4a;k!rS  
} E}wT5t;u  
C-pR$WM:HN  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 \g0vzo"u  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: M)13'B.  
!vX4_!%  
public interface IMedia w4L()eP#?=  
{ 2V~E <K-  
void Play(); Zo UeLU  
} [;m@A\F  
TX)W.2u=  
public abstract class AudioMedia:IMedia p22AH%  
{ Q#MB=:0 {  
public abstract void Play(); 4!sK>l!  
} &l6@C3N$  
.2I?^w&j+  
public abstract class VideoMedia:IMedia &C'^YF_^0  
{ bvD}N<>3N  
public abstract void Play(); Z+B*V )a=  
} %9YY \a {  
"#)|WVa=BM  
这样再更改MediaPlayer类的代码: }u#3hYa  
public class MediaPlayer 08\w!!a:  
{   >H+t ZV  
public void Play(IMedia media) e&sH<hWR  
{   1zRYd`IPoq  
  media.Play(); !B`z|#  
} i]n2\v AG  
} zk<V0NJIL*  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 9!Av sC9  
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。 B=Kr J{&!  
  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。 97Dq;  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ,X!)zAmm  
{ YCRE-5!  
IMedia media = null; vom3 C9o  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) +'8a>K^  
{ cr;:5D%_  
  case ("mp3"): Kyx9_2  
    media = new MP3(); fXWy9 #M  
    break; %N Q mV_1  
        //其它类型略; 8SpG/gl"  
  case ("rm"): \W=3P[gb  
    media = new RM(); U/'l"N[  
    break;   /KvJjt'8  
  //其它类型略; ;6@sC[  
} t]I9[5Pq\  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); E5i5gE"\  
player.Play(media); yH('Vl  
} 9mxg$P4  
xHt7/8wF  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 OPN\{<`*d  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 r10VFaly  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 R'sNMWM  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 e6MBy\*n  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: PVg<Ovi^d  
public interface IMediaFactory xO_>%F^?  
{ [.4{s  
IMedia CreateMedia(); NWh1u`  
} `U|7sLR  
-i?gY F!G  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: _<RTes  
public class MP3Factory:IMediaFactory Gtaa^mnxD  
{ ,K[e?(RP  
public IMedia CreateMedia() "dP-e  
{ @<eKk.Y?+  
  return new MP3(); g"748LY>=p  
} O*v&C Hd3  
} z'l HL  
//其它工厂略; YzjRD:  
{U2AAQSa  
public class RMFactory:IMediaFactory Q>D//_TF  
{ F%<*a,m6g  
public IMedia CreateMedia() yZ{yzv'D&  
{ %SB4_ r*<  
  return new RM(); "x R6~8  
} 6YU,> KP  
} ~-Kx^3(#  
//其它工厂略; kJmwR  
L9O;K$[s  
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。 `bBkPH}M  
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: p/ xlR[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) kf>3T@  
{ ke8g tbm  
IMediaFactory factory = null; }Q4Vy  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Uk]jy>7;!  
{ ?:3hp2k<  
  //音频媒体 #1U>  
  case ("mp3"): a%.W9=h=M(  
    factory = new MP3Factory(); hy~[7:/<I&  
    break; Z@1kx3Wx$  
  //视频媒体 d)1gpRp  
case ("rm"): MoN0w.V  
    factory = new RMFactory(); <&Xl b0  
    break;   we[+6Z6J  
  //其他类型略; >BO$tbU5b  
} ya1 aWs~  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); F$\Da)Y  
player.Play(factory.CreateMedia()); Y f!Oo  
} ^P@:CBO  
Qu[QcB{ro-  
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。 j~>{P=_}  
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: ss%,  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Oe1WnS 7(]  
{ Ez~5ax7x  
IMediaFactory factory = null; "7y, d%H  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @U8u6JNK'  
{     JWd[zJ[  
  case ("mp3"): T+nID@"36  
    factory = new MP3Factory(); dscah0T  
    break; avq$aq(3&  
    //其他类型略; hUi@T}aA|  
  case ("rm"): F:q4cfL6  
    factory = new RMFactory(); AwNr}9`  
    break;   is8i_FoD,n  
  //其他类型略; f2x!cL|Kx?  
} GIzB1cl:  
IMedia media = factory.CreateMedia(); =( |%%,3  
media.Play(); D<69xT,  
} rb-ao\  
y#B=9Ri=z  
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。 U\Vg&"P  
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。  j5/pVXO  
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。 x4_MbUe  
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: ZwBz\jmbP  
IMwV9rF  
<appSettings> ~BuzI9~7P  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> w{aGH/LN  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 3h:~NL  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> jzV"(p!  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 73rme,   
</appSettings> r{v3 XD/  
lo>9 \ Po  
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: 4& cQW)  
private void InitMediaType() :rU.5(,  
{ 3S3(Gl  
cbbMediaType.Items.Clear(); +"-l~`+<es  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) u!|_bI3  
{ ,Suk_aX>  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Axsezr/  
} jKmjZz8L]%  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; # &.syD#  
} `z'8"s  
(|<S%?}J  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: k)-+ZmMOh  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) nrKAK^  
{ 1"Oe*@`pV  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); V8 8u -  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); &zF>5@fM  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; B-N//ef}  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 8c.>6 Hy  
factoryDllName).Unwrap(); sPi  
IMedia media = factory.CreateMedia(); "O>~osj  
media.Play(); I>FL&E@K  
} e2 c'Wab  
e#Ao] gc  
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。 1rZ E2  
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: =h4u N,  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 LSc^3=X  
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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