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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) _f cS>/<a  
=43I1&_   
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。 ~9Z h,p ;  
一、传统过程化设计思想 KAd_zkUA  
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: <d5@CA+M  
public class MediaPlayer DH 6q7"@  
{   \+-zRR0  
private void PlayMp3() Zp?4uQ)[W  
{ ^:`oP"%-T  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); EXuLSzQwv  
} g>so R&*  
G6ayMw]OF  
private void PlayWav() )2xE z  
{ GL1'Zo  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 4SgF,ac3r  
} zj<ahg%z  
; e@gO  
public void Play(string audioType) ((XE\V\}Z  
{   !xu9+{-  
  switch (audioType.ToLower()) #%:c0=  
  { bNGCOj  
    case ("mp3"): |( G2K'Ab  
    PlayMp3(); sYJL-2JX  
    break; ;f:gX`"\  
    case ("wav"): zJ+3g!  
    PlayWav(); K UKACUL  
    break;       3X;{vO\a1  
  }   l4rMk^>>  
} [$pmPr2  
} C-m*?))go  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 %Tv^GP{}  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 re^Hc(8M  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! jfD1  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 yhpz5[AuO  
二、面向对象设计思想 &SH1q_&BQ  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! UZGDdP  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: @Y}uZ'jt'  
public class MP3 SHV4!xP-V  
{ 6.5wZN9<|  
public void Play() 2C$R4:Ssw)  
{ (&[[46  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _OMpIdY,R*  
} 9XLFHV("  
} <@G8ni  
#]E(N~  
public class WAV gd7^3q[$h  
{ G_ >G'2  
public void Play() AQss4[\Dx  
{ DWU`\9xA*  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); /6K Il  
} @?kM'*mrZM  
} 9MY7a=5E~  
]ikomCg   
Public class MediaPlayer nwA8ALhE  
{ +oc >S  
  switch (audioType.ToLower()) JWv{=_2w  
  { e5?PkFV^a1  
    case ("mp3"): p`F9Amb  
        MP3 m = new MP3(); F%d \~Vj  
    m.Play(); -c%dvck^,  
    break; 2HD]?:Fk7  
    case ("wav"): rJJ[X4$  
    WAV w = new WAV(); J=W0Xi !  
w.Play(); $w#r"= )  
    break;       wQ+8\ s=  
  } '?QuJFki  
}   h3* x[W  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 F_;DN: {  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的)  Q=uRKh  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 ORN6vX(1  
public class AudioMedia ln!'_\{  
{ ziE*'p  
public void Play() S4^N^lQ]  
{ C? 4JXW  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); uC3:7  
} !7bw5H  
} FR[ B v  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 `d]IX^;  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: V/d/L3p  
public abstract class AudioMedia >EsziRm  
{ fBn"kr;  
public abstract void Play(); hU]HTX'R  
} DQ#H,\ ^<  
YevyN\,}V!  
public class MP3:AudioMedia YgUH'P-  
{ B+d<F[ |  
public override void Play() (>4aibA'P  
{ TjMe?p  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); !" #9<~Q,p  
} J5p"7bc  
} Y9=K]GB  
'ly?P8h  
public class WAV:AudioMedia IQ< MyB(  
{ w%AcG~`j!B  
public override void Play() #`TgZKDg2  
{ @ V08U!  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); acP+3u?r  
} \0l>q ,  
} <ljI;xE  
n<sd!xmqFx  
public class MediaPlayer {rfF'@[  
{   ml0.$z  
  //根据需要完成任务的单向分派 n79QJl/  
public void Play(AudioMedia media) Hs?e0Z=N  
{   eI.2`)>  
  media.Play(); &8&d3EQ  
} wbDM5%  
} NjPDX>R\K  
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)。 ^D^4 YJz  
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。 Jd\apBIf  
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: e^4 p%  
public abstract class VideoMedia >Rvx[`|O!m  
{ [ EFMu;q  
public abstract void Play(); Spo?i.#  
} @`tXKP$so  
c4&'D;=  
public class RM:VideoMedia <FMq>d$\  
{ b|Q)[y]  
public override void Play() $aHAv/&(5  
{ 8}H1_y-g[  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); RLlU" sw+{  
} }$MN|s  
} #&v/icz$  
WN(ymcdYB  
public class MPEG:VideoMedia |KB0P@=a  
{ '(? uPr  
public override void Play() ]E  =Iu  
{ hA\K</h.  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); -a*K$rnB  
} @ '@:sM_  
} ~~/xR s  
KH\b_>wU2  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。  ^p n(=4  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: ,q(&)L$S  
8Ll[ fJZA  
public interface IMedia 85 EQ5yY  
{ 6wco&7   
void Play(); 8/)qTUx:  
} ;8!Z5H  
G-9iowS/A  
public abstract class AudioMedia:IMedia ARcv;H 5  
{ VMoSLFp^R  
public abstract void Play(); BpX6aAx  
} *yl>T^DjTC  
.NtbL./=|  
public abstract class VideoMedia:IMedia ==i[w|  
{ n G_6oe*=I  
public abstract void Play(); %OgS^_tu  
} 9qS"uj  
0%!rx{f#\  
这样再更改MediaPlayer类的代码: b64 @s2]  
public class MediaPlayer P0 `Mdk371  
{   ~4q5 k5.,  
public void Play(IMedia media) 1-.~7yC  
{   <b/~.$a'  
  media.Play(); '+j} >Q  
} nQ|r"|g  
} vkLC-Mzm<  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 gm9mg*aM  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 /b|0PMX  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 h*u`X>!!  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) LJoGpr 8  
{ e.c3nKXZ q  
IMedia media = null; 5BBD.!  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) h*ZC*eV>  
{ HHqwq.zIy  
  case ("mp3"): !|c|o*t{  
    media = new MP3(); [pVamE  
    break; RCRpzY+@  
        //其它类型略; %LYnxo7#C  
  case ("rm"): 0a"igq9t  
    media = new RM(); ioPUUUb)  
    break;   <3,<\ub  
  //其它类型略; BB|?1"neg  
} Pz$R(TV  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); tE7[Smzuf  
player.Play(media); :x_'i_w  
} Ecs,$\  
$['Bv  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 +**!@uY  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 HYmn:?H  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 JmEj{K<3I  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 pKi&[  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: T6ENtp  
public interface IMediaFactory b%cF  
{ epgPT'^  
IMedia CreateMedia(); "fq{Y~F%`  
} ZcYh) HD  
=~p>`nV  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: | [ >UH  
public class MP3Factory:IMediaFactory "Ky; a?Y  
{ H ty0qr3  
public IMedia CreateMedia() 41SGWAd#:  
{ }%D^8>S  
  return new MP3(); "--t e  
} =N 5z@;!  
} yv)ux:P&+  
//其它工厂略; Ao/ jt<  
NzNA>[$[  
public class RMFactory:IMediaFactory [LRLJ_~g5  
{ K(q-?n`<  
public IMedia CreateMedia() VsA'de!V4[  
{ xZV1k~C  
  return new RM(); 9Vf1Xz  
} h>Hb `G<  
} ~RWktv  
//其它工厂略; Gm\/Y:U  
`Qqk<o  
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。 $HJwb-I  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: @/ k@WhFZ  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) &d|r~NhP  
{ 2+X\}s1vN  
IMediaFactory factory = null; 5YrBW:_OI  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) JY6 Q p  
{ &~W:xg(jN  
  //音频媒体 9*a=iL*Nw  
  case ("mp3"): :kGU,>BN  
    factory = new MP3Factory(); HbW0wuI  
    break; AFAAuFE"  
  //视频媒体 &iV,W4  
case ("rm"): ){UcS/GI=  
    factory = new RMFactory(); F+u|HiYG  
    break;   xt*u4%  
  //其他类型略; *BR^U$,e  
} ,TFIG^Dvq  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); f!JS= N?3  
player.Play(factory.CreateMedia()); +>PX&F  
} 6R^^.tCs  
gg8Uo G  
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。 s;A@*Y;v  
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: %Z1N;g0  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )Eo)t>  
{ w`5xrqt@  
IMediaFactory factory = null; (P$H<FtH  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) mWvl 38  
{     ^f(@gS}?  
  case ("mp3"): ->V<DZK  
    factory = new MP3Factory(); yNTK .  
    break; v;ZA 4c  
    //其他类型略; /~<@*-'  
  case ("rm"): @/31IOIV]`  
    factory = new RMFactory(); jB(|";G  
    break;   a0#J9O_  
  //其他类型略; 8Q'0h m?  
} ruy}/7uf  
IMedia media = factory.CreateMedia(); L'kmNVvYN  
media.Play(); RVQh2'w  
} .Fp4: e  
&mx)~J^m  
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。 <q@a~'Ai?!  
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。 w Y_)y  
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。 ^t#&@-'(d  
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: s ']Bx=  
@ rc{SB  
<appSettings> gp\<p-}  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> XD2v*l|Po  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> k1D@fiz  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> <Pi|J-Y  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> :w^Ed%>y7  
</appSettings> K>@+m  
av|g}xnj  
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: 3zcU%*  
private void InitMediaType() XSyHk"g`  
{ +O?KNZ  
cbbMediaType.Items.Clear(); lp^<3o*1  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) gK'1ZLdZ2  
{ Rw0qcM\>|  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ?BZPwGMs  
} ybKWOp:O  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; @/ohg0  
} &n8_0|gK  
$cU!m(SILQ  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: #6HA\dE  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) b?lD(fa&  
{ HK0! P*  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); /~$WUAh  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); LAS'u "c|  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; S(*sw 0O@+  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, "4{LN}`  
factoryDllName).Unwrap(); 2Tp1n8FV  
IMedia media = factory.CreateMedia(); HOJs[mqB%  
media.Play(); .7avpOfz  
} 9 %I?).5  
n|RJ;d30Q  
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。 U`NjPZe5^  
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: os:A]  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 biU^[g("  
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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