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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) pCt0[R;?  
wC~LZSTt  
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。 8lfKlXR78  
一、传统过程化设计思想 L+J)  
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: {u{8QKeC  
public class MediaPlayer -G@:uxB  
{   uPQrDr5  
private void PlayMp3() *>8Y/3Y\B  
{ I!;vy/r  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); x3]y*6  
} 85 <%L:EC  
n+%tu"e  
private void PlayWav() x !QA* M  
{ IBSoAL  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); I4%25=0?  
} ,J ZM%f  
!y syb  
public void Play(string audioType) =VOl  *  
{   fOkB|E]  
  switch (audioType.ToLower()) "pW@[2Dkx/  
  { %^ g(2^  
    case ("mp3"): 2E_*'RT  
    PlayMp3(); \bzT=^Z;2  
    break; #,PB(  
    case ("wav"): RuuXDuu:VL  
    PlayWav(); "R9^X3;  
    break;       XX|wle1Kg  
  }   aT`. e  
} l5fF.A7TT  
} \(a!U,]LM  
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。 \r7gubD  
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。 |cd=7[B  
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! ("-`Y'"K  
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。 \B1<fF2  
二、面向对象设计思想 ;gmfWHB<  
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! Jk3V]u  
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: &nX,)"  
public class MP3 *, RxOz2=  
{ tpP2dg9dF  
public void Play() ;)gNe:Q  
{ 2-!n+#Cdf  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); P|{Et=R`1  
} q26%Z)'nf  
} j~:N8(=  
I7/X6^/}  
public class WAV wc6v:,&  
{ x.-d>8-!]c  
public void Play() sg!* %*XQ  
{ ` "JslpN  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); p&4#9I5  
} X=d;WT4,,  
} *2tG07kI  
n]+v Eu|  
Public class MediaPlayer r GxX]  
{ l5bd);L tq  
  switch (audioType.ToLower()) Z/>0P* F  
  { maopr$r  
    case ("mp3"): ZFsJeF'"  
        MP3 m = new MP3(); WCPl}7>  
    m.Play(); t4E=  
    break; en6oFPG   
    case ("wav"): m&X6a C'[  
    WAV w = new WAV(); b+`mh  
w.Play(); OK"B`*  
    break;       r=3knCEWK  
  } V*U*_Y  
}   %: .{?FB_  
  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。 x3>PM]r(V  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) &QL!Y{=Y6  
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。 0 w#[?.  
public class AudioMedia h&4f9HhS=  
{ 5V{zdS=  
public void Play() O7A W9*<  
{ C'c9AoE5>  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); eHjn<@  
} ~<, QxFG5  
} IO\ >U(:vx  
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)。 =(~UK9`  
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: 5z>kz/uxW  
public abstract class AudioMedia u{o!#_o64  
{ ! awfxH0  
public abstract void Play(); $rh{f<  
} x1}7c9n K  
:OVre*j  
public class MP3:AudioMedia jB17]OCN  
{ =k1 ,jn+  
public override void Play() . .|>|X4  
{ rK%A=Q  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); (,gpR4O[  
} hK,e<?N^  
} 65ctxxWv1  
)-_]y|/D:r  
public class WAV:AudioMedia y0d a8sd)  
{ hwaU;>F  
public override void Play() R N1q/H|  
{ R`wL%I!?f  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); GN4'LU  
} &;%z1b> F  
} ER O'{nT&  
* ?a-m\  
public class MediaPlayer (hB&OP5Fne  
{   w~NQAHAvo  
  //根据需要完成任务的单向分派 s:y~vd(Vi  
public void Play(AudioMedia media) >[=fbL@N<@  
{   (6R^/*-o  
  media.Play(); ;/ iBP2  
} eC^UL5>%  
} +0016UgS#  
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)。 "F(LTppy  
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。 BitP?6KX  
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: 0^41dfdE  
public abstract class VideoMedia Q`"gKBN1  
{ qn VxP&  
public abstract void Play(); [*<F   
} |F }y6 gH  
wo($7'.@  
public class RM:VideoMedia +>#SB"'  
{ 8E:8iNbF  
public override void Play() tiZ5 :^$b4  
{ IJxBPwh  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); /DG+8u  
} *C81DQ  
} ra L!}  
poZ04Uxo>  
public class MPEG:VideoMedia CdCo+U5z{  
{ G_GV  
public override void Play() >wz& {9ni  
{ 5OUGln5  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); xV&c)l>}  
} 'Vwsbm tY  
} `0 .<  
v~f_~v5J!  
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。 gnjh=anVX1  
  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: qPEtMvL #  
4~mYj@lvd  
public interface IMedia BI\ )vr$  
{ &cnciEw1  
void Play(); 4e6x1`Y{xB  
} v6Vieo=  
?b?6/_W~R  
public abstract class AudioMedia:IMedia 42*y27Dtm  
{ KIyhvY~  
public abstract void Play(); ETt7?,x@  
} +#%#QL  
z+ch-L^K4  
public abstract class VideoMedia:IMedia F E`4%X  
{ <gvuCydsh  
public abstract void Play(); asDk@G cu  
} _Xs(3V@'}  
p:*)rE  
这样再更改MediaPlayer类的代码: <SK%W=  
public class MediaPlayer tM&O<6Y  
{   ]!@z3Hv3  
public void Play(IMedia media) 5<Ly^Na:  
{   PxuE(n V[  
  media.Play(); 0:NCIsIm<  
} #%Z 0!  
} $<;!F=%8  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 S511}KPbm/  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 D<V[:~-o  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 .b.p yVk  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (R'GrN>  
{ I&2)@Zw  
IMedia media = null;  Ptt  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ;Jh=7wx  
{ ss{y=O%9"  
  case ("mp3"): {RG4m{#9  
    media = new MP3(); UY(pKe>  
    break; @u@ N&{b5"  
        //其它类型略; kGz0`8U Ru  
  case ("rm"): xqZZ(jZ  
    media = new RM(); N>zpx U {  
    break;   P\jnht  
  //其它类型略; 5|nT5oS  
} x9DG87P~+  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); /$z(BX/  
player.Play(media); e8Ul^]  
} /$EX -!ie  
V(lxkEu/Fj  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 3np |\i  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 4Nb&(p  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 +'-i(]@!'  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 V4["+Y  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: [Re.sX}$Y  
public interface IMediaFactory @IXvp3r  
{ }s@ i  
IMedia CreateMedia(); 0uZL*4A+C  
} MH0xD  
h!~Qyb>W  
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: u5'jIqlU  
public class MP3Factory:IMediaFactory [=EmDP:@  
{ YcRo>:I  
public IMedia CreateMedia() TPBL|^3K  
{ &.v|yG]&  
  return new MP3(); 'DhH:PR  
} Ye=c;0V(w  
} w/1Os!p  
//其它工厂略; 7hzd.  
P&sn IJ  
public class RMFactory:IMediaFactory 0Tv0:c>8;(  
{ +|w%}/N  
public IMedia CreateMedia() &6@# W]_  
{ K,f"Q<sU%  
  return new RM(); {<P{uH\l  
} J$D/-*/@  
} /8O;Q~a  
//其它工厂略; #xoFcjRE  
|?gO@?KDZ  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 p Lwtm@  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: t_"]n*zk1  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) %7v!aJ40  
{ /cX%XZg  
IMediaFactory factory = null; s#p\ r  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) jU}iQM  
{ WNK)IC~c  
  //音频媒体 0F-%C>&g  
  case ("mp3"): ^Z>Nbzr{  
    factory = new MP3Factory(); &~&oB;uR  
    break; [r0`D^*=  
  //视频媒体 ..fbRt  
case ("rm"): :\"V5  
    factory = new RMFactory(); >9+h2B  
    break;   K 9tr Iy$v  
  //其他类型略; x>Gx yVE  
} .FeVbZW  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); N Wf IRL  
player.Play(factory.CreateMedia()); <3fY,qw  
} S7h?tR*u  
% pQi}x  
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。 2o<aEn&7|e  
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: yfZYGhPN(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) a^7HI,  
{ zrL+:/t  
IMediaFactory factory = null; y7T<Auue`  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) #By~gcN  
{     Ya29t 98Pk  
  case ("mp3"): ^D?{[LBc  
    factory = new MP3Factory(); %fIYWu`X  
    break; $6~t|[7:%Y  
    //其他类型略; TlC GP)VSj  
  case ("rm"): <AN5>:k[pM  
    factory = new RMFactory(); 6$&%z Eh  
    break;   'Gqo{wl  
  //其他类型略; >)edha*W]  
} \ch4c9  
IMedia media = factory.CreateMedia(); CE7{>pl  
media.Play(); eL1)_M;{  
} B) BR y%  
'3iJq9  
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。 "J{A}g[  
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。 /kV5~i<1S  
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。 JOo+RA5d  
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: 9dFo_a*?  
I_is3y0  
<appSettings> N6BEl55 &  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> V)c.AX5  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> F./P,hhN9  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> :KI0j%>2y  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ;~Gez;AhK  
</appSettings> a,eEP43dn  
q{XeRQ'/  
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: BFQ`Ab+  
private void InitMediaType() t[:G45].-k  
{ U nS|""  
cbbMediaType.Items.Clear(); NY/-9W5T4  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 3il/{bgM  
{ TTJj=KPA  
    cbbMediaType.Item.Add(key); >/'/^h  
} `V{'GF&[  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; KeWIC,kq  
} W#foVAi .  
&%4A3.qE  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: A\v]ZN4  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (^$SM uC  
{ {j%7/T{  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); !=?Q>mz  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); "\qm+g  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; (H-kWT  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, $1n\jN  
factoryDllName).Unwrap(); pE 6r7  
IMedia media = factory.CreateMedia(); kyL]4:@W`  
media.Play(); .50ql[En  
} }LryRcrD-n  
_+d*ljP)l3  
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。 vAzSpiv-  
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: V eLGxc  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 }^azj>p5  
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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