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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) gzat!>*  
d2gYB qag  
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。 MXEI/mDYK  
一、传统过程化设计思想  qbS6#7D  
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: kn$_X4^?  
public class MediaPlayer Ck %if  
{   sSGXd=":  
private void PlayMp3() 52#6uBe  
{ s]kzXzRC?  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); %3t;[$n#  
} A! HJ  
w >2G@  
private void PlayWav() ao.vB']T  
{ 6~W@$SP,F  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); QE)zH)(  
} Y[R>?w  
>!']w{G  
public void Play(string audioType) VEI ct{  
{   w3>11bE  
  switch (audioType.ToLower()) &^HVuYa.0  
  { L'aB/5_%  
    case ("mp3"): lic-68T  
    PlayMp3(); oCI\yp@a  
    break; ^_P?EJ,)`  
    case ("wav"): ]a~sJz!  
    PlayWav(); fvi0gE@bd  
    break;       k[a<KbS  
  }   :p]e4|R  
} i(cKg&+ktd  
} VzHrKI  
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。 0}`-vOLd-  
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。 ;A7JX:*?y=  
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! Ng W"wh  
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。 ?{`7W>G  
二、面向对象设计思想 eQ8t.~5;-  
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! ."B{U_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: %3#C0%{x  
public class MP3 T=M##`jP%  
{ `G`R|B  
public void Play() Y2.zT6i  
{ X _@|+d  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); qT5"r488  
} >8OY6wb  
} u)o-H!a  
C f d* Q  
public class WAV D^.  c:  
{ URbB2 Bi  
public void Play() *xsBFCRU  
{ `t)9u^[<(  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); v)_FiY QQ6  
} c};%VB  
} },JJ!3  
#m?)XB^_  
Public class MediaPlayer /PTRe5-7  
{ BYM6cp+S  
  switch (audioType.ToLower()) {en'8kS  
  { $,, PF/N8c  
    case ("mp3"): >J S^yVk  
        MP3 m = new MP3(); 8Ala31  
    m.Play(); u4SL:IH{D  
    break; C]5 kQ1Og  
    case ("wav"): j"h/v7~  
    WAV w = new WAV(); ;zD4 #7=  
w.Play(); lbIPtu  
    break;       s*yl& El/  
  } LAxN?ok9gD  
}   6Nn+7z<*&z  
  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。 B^P&+,\[}  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) EXVZ?NG  
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。 LPJ7V` !k  
public class AudioMedia 04;s@\yX4  
{ ^-k"gLg  
public void Play() !aF~5P7%  
{ MAFdJ +n#  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); @g5y_G{SP  
} /ugyUpyg  
} 0,ryy,2  
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]v{<3  
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: pl&nr7\  
public abstract class AudioMedia ~r8<|$;  
{ =#W:z.w  
public abstract void Play(); Sf*v#?  
} bT2G G  
a,RCK~GR  
public class MP3:AudioMedia rn*'[i?  
{ s~ 8 g  
public override void Play() zQY ,}a  
{ \M\7k5$  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); %CiF;wJ  
} $-1ajSVJ  
} kpn|C 9r  
e~lFjr]  
public class WAV:AudioMedia CipDeqau2  
{ Ju47}t%HB  
public override void Play() 63u%=-T%a  
{ B0Wf$ s^7t  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); BkXv4|UE  
} >t cEx(  
} 8~C}0H  
xE<H@@w  
public class MediaPlayer tf6m .  
{   gE\ ^ vaB  
  //根据需要完成任务的单向分派 d|NW&PG  
public void Play(AudioMedia media) K& ^qn&  
{   a`w=0]1&*  
  media.Play(); (?1$  
} 9#:nlu9  
} JL87a^ro  
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)。 ]z^jz#>um&  
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。 Y`ip. Nx  
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: o-RZwufZ`  
public abstract class VideoMedia m6e(Xk,)  
{ '69)m~B0a  
public abstract void Play(); ; D<k  
} ]w6 F%d  
u?72]?SM  
public class RM:VideoMedia $GRwk>N  
{ Hl8-q!  
public override void Play() mnM]@8^G  
{ j? BL8E'   
  MessageBox.Show("Play the rm file."); {k.:DH)  
} D|ze0A@  
} aF?_V!#cT  
PM84Z@Y  
public class MPEG:VideoMedia  mU4(MjP?  
{ *x2!N$b  
public override void Play() }XBF#BN  
{ C%yH}T\s  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); e x Z/  
} )b1hF  
} ?Sh]kJ O  
|"LHo  H  
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。 q&@s/k  
  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: r[Pp[ g-J  
2K>1,[C'Z  
public interface IMedia RM_%u=jC  
{ $;Fx Zkp  
void Play(); fphCQO^#vW  
} Iz+%wAZ|B6  
a+LK~mC*  
public abstract class AudioMedia:IMedia PzKTEYJL  
{ %^lD  
public abstract void Play(); FA-cTF[,(  
} :& Dv!z  
~|=D.}#$  
public abstract class VideoMedia:IMedia l3b=8yn.  
{ +g?uvXC&  
public abstract void Play(); Gz{%Z$A~o  
} <1I4JPh>x  
Fvk=6$d2  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ddN(L`nd  
public class MediaPlayer ?QffSSj[s  
{   K.QSt  
public void Play(IMedia media) 4$VDJ  
{   =|AYT6z,  
  media.Play(); 9cB+ x`+Lu  
} <MJU:m $3  
} _s@PL59,  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 <Mvni z  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 6ZE`'pk<  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 \ejHM}w3,  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) T=YVG@fm?  
{ fmK~?  
IMedia media = null; O'98OH+u  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) E'4Psx9: =  
{ b|.Cqsb  
  case ("mp3"): ^=^\=9" b  
    media = new MP3(); kF^4kCJ@  
    break; vW eg1  
        //其它类型略; \;MP|:{pU  
  case ("rm"): } .045 Wuu  
    media = new RM(); bj@sci(1?  
    break;   RN 4?]8  
  //其它类型略; >z%YKdq  
} P `@Rt  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); o#6QwbU25  
player.Play(media); tgG 8pL  
} 8>WA5:]v  
I H=$ w c  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 |*JMPg?zI  
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。 2F*>&n&Db7  
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。 z4_B/Q  
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。 8<}=f4vUj5  
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: eEBNO*2  
public interface IMediaFactory <vWP_yy  
{ c=+%][21  
IMedia CreateMedia(); (U# ,;  
} /UK?&+1qE  
vC>2%Zgf-  
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: v)*MgfS  
public class MP3Factory:IMediaFactory /7"V~c6  
{ tf7HhOCYX  
public IMedia CreateMedia() >6yQuB  
{ py7Zh%k  
  return new MP3(); YK{J"Kof  
} RuYIG?J=/  
} ZqrS]i@$  
//其它工厂略; 6bUP]^d  
_+ 9i  
public class RMFactory:IMediaFactory 4vi?9MPz  
{ R98YGW_ dT  
public IMedia CreateMedia() 'kj q C  
{ ds+K7B$  
  return new RM(); V0 {#q/q  
} Drtg7v{@\  
} @` Pn<_L  
//其它工厂略; ,N:^4A  
bC+Z R{M  
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。 \^,Jh|T  
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: y _apT<P  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /9kxDbj  
{ Bj4c_YBte  
IMediaFactory factory = null; 8K 9HFT@yV  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) \y?*} L  
{ |DW^bv  
  //音频媒体 yLLA:5Q1  
  case ("mp3"): Zs/-/C|  
    factory = new MP3Factory(); Pi=FnS  
    break; $/ "+t.ir3  
  //视频媒体 A@|Z^T:  
case ("rm"): pSC{0Y$g  
    factory = new RMFactory();  "2%R?  
    break;   $]#8D>E&  
  //其他类型略; p' ^}J$  
} _YR#J%xa  
MediaPlayer player = new MediaPlayer();  U%r{{Q1  
player.Play(factory.CreateMedia()); "JmbYb#Z  
} gNxv.6Pp=  
Q (N'Oj:J  
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。 -SD:G]un  
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: *-]k([wV  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 9Oj b~  
{ b/*QV0(  
IMediaFactory factory = null; 4J,6cOuW4  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) l2W+VBn6  
{     1f^oW[w&  
  case ("mp3"): } %0 w25  
    factory = new MP3Factory(); 8bMw.u=F  
    break; qDswFs(  
    //其他类型略; TuCHD~rb  
  case ("rm"): oIOeX1$V  
    factory = new RMFactory(); p=[dt  
    break;   W'k&DKhTqF  
  //其他类型略; 1*9Yy~w  
} (*eX'^Q)d  
IMedia media = factory.CreateMedia(); |:(BI5&S  
media.Play(); 4V@0L  
} 0|va}m`<3G  
)N{PWSPs  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 J.2BBy  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 .w\4Th#  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 W{ozZuo  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: >Gg[J=7`  
i-0AcN./p  
<appSettings> "OUY^ cM  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> |OF3J,q  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 6"?#s/fk  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> T2W^4)  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> _mdJIa0D6k  
</appSettings> mNe908Yw  
ZQz;EV!  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: `,GFiTPd  
private void InitMediaType() N]c:8dOj  
{ 5.0;xz}#y  
cbbMediaType.Items.Clear(); <0`"vPU  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) k3OnvnJb  
{ e!i.u'z  
    cbbMediaType.Item.Add(key); %u|Qh/?7  
} _["97>q  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; `b@"GOr  
} 9D%~~~ %b  
)[sSCt]  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: b[;3y/X  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) p-g@c wOu  
{ B;{sr'CP  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); g ]}] /\  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); &P8Q|A-u  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; FUPJ&7+B  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 8J9o$Se  
factoryDllName).Unwrap(); wIbc8ze  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 2gjA>ET`N  
media.Play(); \@n/L{}(@  
} 7@VR:~n}k  
=WP}RZ{S  
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。 WUi7~Ei}  
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: ?at~il$z'  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 Y.Ew;\6U  
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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