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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) ]9< 9F ?  
4-rI4A<  
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。 <H@!Xw;  
一、传统过程化设计思想 E1ob+h:`d  
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: _ N f[HP  
public class MediaPlayer ;xtb2c8HT  
{   L?C~ qS2g  
private void PlayMp3() h:;eh  
{ kCjI`=7$[  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Hg_ XD,  
} gH// TbS  
)hJjVitG  
private void PlayWav() 1nTaKK q  
{ p}|wO&4h  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); L=w Fo^N  
} G/3lX^Z>  
=}GyI_br;8  
public void Play(string audioType) sH,)e'0  
{   {ZEXlNPww  
  switch (audioType.ToLower()) V+~{a:8[pq  
  { iwjl--)@K  
    case ("mp3"): 5qfKV&D  
    PlayMp3(); I%C:d#p  
    break; Bo\v-97  
    case ("wav"): ]sP9!hup  
    PlayWav(); [#6Esy8|  
    break;       F8;4Oj  
  }   EjE`S_i=  
} XTaWd0Y  
} !;C(pnE  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 R{A/ +7!  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 H08YM P>dc  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! gL"Q.ybA  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 #&KE_ n  
二、面向对象设计思想 )mVYqlU"  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! >t2)Z|1  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: c!wB'~MS#  
public class MP3 ! e,(Zz5  
{ YgOgYo{E!  
public void Play() 6@ ^`-N;  
{ pYUkd!K"  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); .+ o>  
} S,v>*AF  
} 8B+^vF   
_H<OfAO  
public class WAV J$*["y`+  
{ `2,_"9Z(  
public void Play() J,KTc'[  
{ vUx$[/<  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); T\CQ  
} @Hdg-f>y]  
} > 0)`uJ  
c;}n=7,>:L  
Public class MediaPlayer U I|@5:J  
{ ! -nm7Q  
  switch (audioType.ToLower()) <[l}^`IC^4  
  { ]JuB6o_L  
    case ("mp3"): \1 D,Kx;Cb  
        MP3 m = new MP3(); `9{C/qB  
    m.Play(); .h^Ld,Chj  
    break; ,8 ?*U]}  
    case ("wav"): &?sjeC_  
    WAV w = new WAV(); Cs=i9.-A  
w.Play(); Qh%vh ;|^  
    break;       jN>UW}?  
  } Jn&>Z? @  
}   8>;o MM  
  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。 Yx c >+mx  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) "fd=(& M*l  
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。 ^@"f%3  
public class AudioMedia D ,^ U%<`  
{ O'U,|A  
public void Play() o;I86dI6C  
{ iGNKf|8{  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 9gayu<J  
} RW8u0 ?b  
} LgKEg90w(  
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)。 R! xc $`N  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: =DwH*U /YR  
public abstract class AudioMedia tO3B_zC  
{ 98nLj9  
public abstract void Play(); Q_Sq  uuk  
} GQxJ (f  
8so}^2hTlT  
public class MP3:AudioMedia q`zR6  
{ wb"t:(>&  
public override void Play() 30`H Xv@  
{ [c )\?MWW  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); :8T@96]P  
} G=Bj1ss.  
} (7!(e  ,  
|.nWy"L  
public class WAV:AudioMedia o7B+f  
{ OZ9j3Q;a$  
public override void Play() )d Dmq  
{ (:]iHg3  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); I65GUX#DV  
} H8k| >4  
} .W:], 5e  
<rxem(PPu  
public class MediaPlayer RlI qH;n  
{   (I g *iJ%2  
  //根据需要完成任务的单向分派 1&nrZG9  
public void Play(AudioMedia media) T5G+^XDA  
{   @cNI|T  
  media.Play(); e{S`iO  
} .AS,]*?Zn%  
} R_DQtLI  
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)。 NPabM(<`  
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。 PmTd+Gj$  
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: -W vAmi  
public abstract class VideoMedia |8ZAE%/d  
{ ?"Q6;np*  
public abstract void Play(); lph_cY3p  
} ?q`mr_x%?  
wO N Qlt  
public class RM:VideoMedia ^r$5];n  
{ $yJfAR  
public override void Play() rMloj8O*  
{ CKgyv%T5m:  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); K?WqAVK  
} .<hv &t  
} l>q.BG  
V^5 t~)#46  
public class MPEG:VideoMedia Cvy;O~)  
{ ] UTP~2N  
public override void Play() /m:}rD  
{ 8yl /!O,v  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); tJ3s#q6  
} EB,>k1IJ  
} !{\c`Z<#  
[r'M_foga*  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 #y%Ao\~kG  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: 9a unv   
ST.W{:X   
public interface IMedia qxh\umm+2  
{ b2H6}s"=w  
void Play(); 9!h+LGs(,  
} .quc i(D  
y0^FTSQ|  
public abstract class AudioMedia:IMedia ~46ed3eGzi  
{ Atw^C+"vW&  
public abstract void Play(); "zc!QHpSd  
} "m5ZZG#R`  
v-qS 'N 4  
public abstract class VideoMedia:IMedia Joj8'  
{ *z~Y*Q0  
public abstract void Play(); p6*D^-  
} xa:P(x3[  
l.! ~t1i  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Oylw,*%  
public class MediaPlayer %yVZ|d*Q  
{   I+SL0  
public void Play(IMedia media) ;2}Gqh)Yr  
{   iV=#'yY  
  media.Play(); L3\{{QOA  
} "G:>}cs%?  
} AS;{{^mM(  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ~XRr }z_Lq  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 d=XhOC$  
  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。 |@nXlZE  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) z=sqO'~  
{ AF}HS8eYy  
IMedia media = null; k:.c(_2M  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) HN! l-z  
{ ~ln,Cm} 4  
  case ("mp3"): }, H,ky  
    media = new MP3(); ]]4E)j8  
    break; /uVB[Tk^  
        //其它类型略; &ReIe>L  
  case ("rm"): f#jAjzmYL  
    media = new RM(); zb(u?U  
    break;   LWE !+(n  
  //其它类型略; 9S^-qQH3}  
} '7^_$M3$\  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); :|g{ gi  
player.Play(media); Z8W<RiR  
} )_ uK(UNZ5  
~jaGf  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 E {MSi"  
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。 \<%a`IA!*  
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。 w;"'l]W  
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。 f&|SGD*  
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: 5P4 >xv[  
public interface IMediaFactory 6pse @x?  
{ zc"eSy< w$  
IMedia CreateMedia(); |(N4x(xl  
} +}n]A^&I\E  
i F Ab"VA  
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: 01$SvL n:  
public class MP3Factory:IMediaFactory $H}Q"^rs  
{ K+Qg=vGY  
public IMedia CreateMedia() %-dGK)?  
{ 4ET P  
  return new MP3(); =Ev } v  
} i || /=ai  
} &uM?DQ`o8  
//其它工厂略; dxA=gL2  
wU3Q  
public class RMFactory:IMediaFactory 0=04:.%D  
{ = ~yh[@R)  
public IMedia CreateMedia() f &H` h  
{ G7yxCU(I\  
  return new RM(); 1JM~Ls%Z  
} Y9u2:y!LdL  
} %<klz)!t  
//其它工厂略; 9Y(<W_{/  
.d2s4q\  
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。 cg4,PI% hz  
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: A-<qr6q  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) R~b$7jpd  
{ lL?;?V~  
IMediaFactory factory = null; #q-t!C%E  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) [|3 %~s|Sv  
{ E5rNC/Ul$$  
  //音频媒体 pD{Li\LY  
  case ("mp3"): Y#G '[N>  
    factory = new MP3Factory(); Vj_ $%0  
    break; ,70|I{,Km  
  //视频媒体 .R1)i-^  
case ("rm"): #Rs7Ieu+  
    factory = new RMFactory(); OG.`\G|  
    break;   6 ^p 6v   
  //其他类型略; +um; eL7  
} 82$^pg>  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 607#d):Y  
player.Play(factory.CreateMedia()); g+f{I'j  
} wL*z+>5  
(C!fIRY  
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。 (Az^st/_  
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: X(8 ]9  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 2/GH5b(  
{ 4CDmq[AVS[  
IMediaFactory factory = null; Qr/?tMALc  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 0Y\u,\GrxW  
{     .w0?  
  case ("mp3"): DQ,QyV  
    factory = new MP3Factory(); Y$N|p{Z  
    break; 9:P)@UF  
    //其他类型略; 6ik6JL$AI  
  case ("rm"):  9TeDLp  
    factory = new RMFactory(); 7Kn=[2J5k'  
    break;   6A%Y/oU+2  
  //其他类型略; '?QZ7A  
} i'a M#4V  
IMedia media = factory.CreateMedia(); @sVBG']p  
media.Play(); 1$c*/Tc:E  
} 4X^0:.bT&  
wc;5tb#  
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。 L-fAT'!'  
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。 '+`CwB2  
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。 ( \]_/ W  
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: M+Dkn3bx  
nkpQM$FW  
<appSettings> $XJe)  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> |/q*Fg[f  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> L)Kn8  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> PoC24#vS  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> #0weN%  
</appSettings> I qma vnM#  
{|a' =I#2  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: h.DQ6!?;s  
private void InitMediaType() ieObo foD  
{ )xi|BqQz  
cbbMediaType.Items.Clear(); BV<LIrAS  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) B64%| S  
{ ek.L(n,J|  
    cbbMediaType.Item.Add(key); aFhsRE?YC=  
} eM8u ;i  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 5t0$nKah]  
} ,]o32@   
D@mDhhK_  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Am- JB  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 8,%y`tUn>u  
{ z2-=fIr.h  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); @~zhAU!  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); }UX>O  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; vq x;FAqZ  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ,"&vhgYU  
factoryDllName).Unwrap(); ] Qj65]  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ~fr1O`8  
media.Play(); jLZ+HYyG9  
} U,)+wZJ  
Dtn|$g,  
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。 Q7i^VN  
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: puDy&T  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 -O oXb( I4  
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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