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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) Nw1*);b[y  
"!V`_ S;  
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。 ]s AuL!  
一、传统过程化设计思想 c 'wRGMP  
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: jez0 A  
public class MediaPlayer H.ksI;,  
{   ,3Q~X$f  
private void PlayMp3() w;`Jj -  
{ $|-Lw!)D  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); >5Yn`Fc5  
} $t):r@L  
t4_yp_  
private void PlayWav() ?J2A1iuq3  
{ <&l$xn  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); MmN{f~Kq9  
} #0aBQ+_8H  
e^>>" tr  
public void Play(string audioType) 5 ix*wu`,  
{   hbH~Ya=+S  
  switch (audioType.ToLower()) ,bl }@0A  
  { @)6b  
    case ("mp3"): ^EX"fRwNi  
    PlayMp3(); cZNcplt8  
    break; M/=36{,w-  
    case ("wav"): ,r w4Lo  
    PlayWav(); k8+J7(_c  
    break;       hhy+bA}  
  }   id1cZig  
} z/ 1$G"  
} =# Sw.N  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 at_*Zh(  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 MONX&$  
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! hi1Ial\Y  
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。 Y0a[Lb0  
二、面向对象设计思想 s Z[[ymu8  
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! 0vm>*M*p  
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: pD%(Y^h?  
public class MP3 O D}RnKL  
{ b?i+nh qI  
public void Play() CvY+b^;  
{ g %f5hy  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Bdt6 w(`^  
} &L+uu',M0c  
} \Mg_Q$  
[ ulub|  
public class WAV <bzzbR[F  
{ lLTqk\8g  
public void Play() z!"vez  
{ 4|`>}Nu  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); CLrX!JV>  
} ?IVJ#6[  
} Q6qW?*Y  
(4+P7Z,Nc  
Public class MediaPlayer E{|B&6$[}  
{ 'ztOl`I5V  
  switch (audioType.ToLower()) lI=<lmM0|/  
  { (SBhU:^h  
    case ("mp3"): oZvG Kf  
        MP3 m = new MP3(); 4`5yrC d  
    m.Play(); &>-j4,M  
    break; Q M0B6F  
    case ("wav"): d&j  
    WAV w = new WAV(); ukSv70Ev  
w.Play(); G tI )O}  
    break;       F}nwTras  
  } 'Zu S  
}   H#SQ>vyAV  
  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。 @(,1}3s  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) M/?,Qii  
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。 c  C3>Ff'  
public class AudioMedia CQ!pt@|d  
{ 3PNdc}h&#  
public void Play() YZg#H) w%  
{ faQmkO  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); !RI _Uph  
} rm[C{Pn  
} >$4# G)s  
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)。 I%3[aBz4  
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: U N9hZ>9  
public abstract class AudioMedia 7)lEZJK&T  
{ 32YbBGDN!f  
public abstract void Play(); [s( D==8  
} dht0PZdx?  
=u<:'\_  
public class MP3:AudioMedia 8<6H2~5<  
{  [SPx  
public override void Play() MVYd\)\o  
{ DzAZv/h76  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); UHZuH?|@  
} {~U3|_"[pX  
} 1F@j?)(  
v-{g  
public class WAV:AudioMedia UT<e/  
{ X;I9\Cp]!  
public override void Play() 3 _  
{ S+T/(-W  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); h aAY=:  
} "?8)}"/f  
} |?!i},Ki;  
&W2*'$j"_  
public class MediaPlayer 928_e)V  
{   ue_wuZi  
  //根据需要完成任务的单向分派 I^y<W%Et  
public void Play(AudioMedia media) UY',n,  
{   ^jL '*&l  
  media.Play(); R BYhU55B  
} <`}P  
} ETp?RWXX  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 ']M/'CcM  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 bKQho31a'  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: M-o'`e'  
public abstract class VideoMedia WMB%?30  
{ 2*: q$c  
public abstract void Play(); aGD< #]  
} C96/   
R_!.vGhkN  
public class RM:VideoMedia $YSXE :  
{ jeC=s~  
public override void Play() #{cy(&cz  
{ @aIgif+v  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); R/vHq36d  
} RzEzNV  
} b#VtPn]  
3!CUJs/W  
public class MPEG:VideoMedia I1Q!3P  
{ GcBqe=/B!  
public override void Play() Yuv i{ 0  
{ ]5ZXgz  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ,d#*i  
} 6r)P&J  
} ![_x/F9  
'cD?0ou`o  
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。 pQz1!0  
  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: +9_Y0<C  
6D;N.wDZ  
public interface IMedia SVCh!/qe\  
{ p* >z:=  
void Play(); }3(!kW  
} )Qbd/zd\U  
XqTguO'  
public abstract class AudioMedia:IMedia G/_IY;  
{ @oXGa>Ru  
public abstract void Play(); D-gH_ff<]9  
} IG^@VQ%  
iGyetFqKw  
public abstract class VideoMedia:IMedia \@<7Vo,  
{ 4EB\R"rWXf  
public abstract void Play(); &2 tfj(ms  
} TKDG+`TyZ  
7N$2N!I(  
这样再更改MediaPlayer类的代码: \-\>JPO~<  
public class MediaPlayer i^s Vy  
{   S6~y!J6Ok4  
public void Play(IMedia media) nS+Rbhs  
{   ;ArwEzo(  
  media.Play(); CFtQPTw  
} }%wd1`l7  
} ?cV,lak  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 zm_8a!.  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 o4Q?K.9c  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 QYH-"-)  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) \nl(tU#j  
{ ].d2CJ'  
IMedia media = null; @^,q/%;  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) >ahDc!Jyu  
{ `^M]|7  
  case ("mp3"): IskL$Y ^  
    media = new MP3(); 5zl+M`  
    break; ;4F6 $T'I  
        //其它类型略; !]4u"e  
  case ("rm"): zoq;3a5cqB  
    media = new RM();  E]V, @  
    break;   KOcB#UHJ  
  //其它类型略; Bkcwl  
} eaw!5]huu  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ^m\o(R  
player.Play(media); "Y&I#&$b\  
} [&lK.?V)  
il0K ^i  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 =KE7NXu]-  
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。 SuE~Wb 5&  
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。 "zEl2Xn28_  
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。 VPMu)1={:p  
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: &[E\2 E  
public interface IMediaFactory bLc5$U$!I  
{ CoN[Yf3\  
IMedia CreateMedia(); Al$z.i?R  
} oi #B7  
wuqe{?  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: ;_}pIO  
public class MP3Factory:IMediaFactory 2#wnJdr6E  
{ bWe2z~dP  
public IMedia CreateMedia() w\buQ6pR)  
{ B,>02EZ  
  return new MP3(); V DFgu  
} ^C>kmo3J  
} {R1]tGOf  
//其它工厂略; J/1kJ@5  
]H1mj#EWU  
public class RMFactory:IMediaFactory (:o F\  
{ z/7q#~J,  
public IMedia CreateMedia() 5P,&VB8L  
{ V?mP7  
  return new RM(); +=tdgw/  
} Wf~^,]9N  
} )GB#"2  
//其它工厂略; nrEI0E9  
_>gz&  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 = 0 ~4k#  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: )nN!% |J  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) GS;GJsAs  
{ 1/dL-"*0  
IMediaFactory factory = null; ^y5A\nz&  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Gek?+|m  
{ L%/RD2L D  
  //音频媒体 L8 P0bNi  
  case ("mp3"): \u[x<-\/6  
    factory = new MP3Factory(); &V38)83a  
    break; H<Sn p)  
  //视频媒体 `z!AjAT-G  
case ("rm"): z'L0YqXG/  
    factory = new RMFactory(); =s\$i0A2  
    break;   w{ja*F6  
  //其他类型略; *>m[ZJd%=  
} ~Ztn(1N  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); [4Q;(67  
player.Play(factory.CreateMedia()); [ &TF]az  
} |<W$rzM  
@Q1!xA^S  
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。 8JLf @C:  
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: J0sD?V|{1~  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) z{XB_j6\=  
{ /@Lk H$  
IMediaFactory factory = null; Fa("Gok[  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) :6Ri% Nb  
{     Ww<Y]H$xZ<  
  case ("mp3"): Ah2@sp,z  
    factory = new MP3Factory(); a %#UF@ I  
    break;  5%-{r&  
    //其他类型略; }7.A~h  
  case ("rm"): `d <`>  
    factory = new RMFactory(); Q{/z>-X\x  
    break;   t=%zY~P  
  //其他类型略; w2B)$u  
} EX)&|2w  
IMedia media = factory.CreateMedia(); E\iK_'#  
media.Play(); ?P9aXwc  
} K^WDA])  
@A[)\E1  
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。 %. 1/ #{  
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。 v :pT(0N  
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。 1}VaBsEV  
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: yP"2.9\erH  
5/.W-Q\pl}  
<appSettings> yi$CkG}  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> &xGdKH  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> {B$CqsvJ  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 80nEQT y  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 7L~ *%j  
</appSettings> & SXw=;B  
Z`TfS+O6  
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: 7?dWAUF  
private void InitMediaType() O-, "/Z  
{ * + T(i  
cbbMediaType.Items.Clear(); ! ._q8q\  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) @eYpARF  
{ n|5\Q  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Y3 $jNuV  
} fU6YJs.H^8  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; x`6MAZ  
} s&7 3g0$$  
(~~m8VJ>  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: w:\} B'u  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) !5,C"r  
{ ~RR!~q  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); h&4s%:_4  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); S,5ok0R  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; t$BjJ -G  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, x%dny]O1;  
factoryDllName).Unwrap(); M`Y^hDl6  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Nj9A-*0g6N  
media.Play(); g *$2qKm  
} N,Y)'s<  
>axeUd+@i  
这样可以很好地体现了软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。 w$ 8r<?^3  
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: cSt)Na~C  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 e!VtDJDS  
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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