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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) }k0-?_Z=1  
xcvr D  
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。 Wx)U<:^e  
一、传统过程化设计思想 WAXts]=  
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: 2 RUR=%C  
public class MediaPlayer SuH.lCF-g  
{   {V% O4/  
private void PlayMp3() vSC0D7BlG  
{ DE\bYxJ  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); L"!ZY  
} TTZxkK  
<-B"|u  
private void PlayWav() 6y,P4O*q  
{ Vy^yV|`v  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 6mpg&'>  
} Tb1}XvZ  
0O,T=z[+>  
public void Play(string audioType) @U3foL2\  
{    Vm;Q w  
  switch (audioType.ToLower()) 14n="-9  
  { ?t0zsq  
    case ("mp3"): 1m<?Q&|m$  
    PlayMp3(); hdr}!w V  
    break;  ;[KriW  
    case ("wav"): ca/o#9:N`:  
    PlayWav(); V l~Y  
    break;       K+@eH#Cv,(  
  }   "vOfAo]`  
} yOUX E>-  
} ]a6O(]  
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。 1 73<x){  
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。 ,> (bt%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! e@:P2(WW l  
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。 RHx+HBZ  
二、面向对象设计思想 J(EaE2  
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! YF! &*6m  
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: HLSfoQ&)v  
public class MP3 =l8!VJa  
{ hk@`N;dn  
public void Play() ^s2m\Q(  
{ JXL9Gge  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 6/[Z178m  
} fys5-1@-p  
} xi?P(s A  
r}oURy,5  
public class WAV `&u<aLA  
{ bvip bf[m<  
public void Play() 0Oc}rRH(C  
{ ~IlF*Zz#}6  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); _oJ2]f6KX  
} F<yy>Wf  
} }{&l n  
oNuPP5d[]  
Public class MediaPlayer DHm[8 Qp  
{ )@Zc?Da  
  switch (audioType.ToLower()) G{NSAaD[  
  { 8ji^d1G,  
    case ("mp3"): w.J%qWJq  
        MP3 m = new MP3(); 7_Ba3+9jpa  
    m.Play(); 1 [Sv  
    break; v)@,:u)  
    case ("wav"): _{6,.TN  
    WAV w = new WAV(); ,8c dXt   
w.Play(); xdd:yrC   
    break;       FOCoiocPi  
  } 8pYyG |\  
}   /x  
  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。 C9<4~IM w  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) {q&@nm40  
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。 F2IC$:e M  
public class AudioMedia N9i}p^F<_  
{  6Xdtr  
public void Play() 29"mE;j  
{ RVc)") hQj  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 0jR){G9+  
} bnijM/73  
} Ln ~4mN^  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 JAc@S20v\  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: }*iAE>;  
public abstract class AudioMedia :3*`IB !  
{ QF\kPk(CtD  
public abstract void Play(); 3YR* ^  
} r2RBrZ@1  
{bN Y  
public class MP3:AudioMedia Ns'FH(:  
{ y0,Ft/D  
public override void Play() c  Qld$  
{ c#=&!FRe  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); A&N$tH  
} Ay 2b,q  
} r+o_t2_b*  
F4Rr26M  
public class WAV:AudioMedia Jf2e<?`  
{ [!W5}=^H  
public override void Play() <z,+Eg  
{ LyIKP$t  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); >gr<^$  
} $nj\\,(g  
} TZe+<~4*i%  
+6 ho)YL  
public class MediaPlayer 0}B?sNr  
{   k!&:(]  
  //根据需要完成任务的单向分派 &1P(O\ d  
public void Play(AudioMedia media) YUCC*t  
{   byafb+x  
  media.Play(); Uls+n@\!  
} Hj2<ZL  
} w^3|(F  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 fTcY"A,2  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 &Y+e=1a+  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: \Dfm(R  
public abstract class VideoMedia WVOoHH  
{ M_Bu,<q^  
public abstract void Play(); e^zHw^js  
} JRXRi*@  
(Izf L1  
public class RM:VideoMedia SyAo, )j  
{ e gI&epN  
public override void Play() Bhe{L?}0  
{ "CBRPp  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); FNC[59   
} }-74 f  
} Hs$'0:  
GV5qdD(  
public class MPEG:VideoMedia .%IslLZ  
{ h/HH Kn  
public override void Play() /D'M24  
{ <[ZI.+_Wt  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); B)M& \: _  
} P_&p=${  
} Lc|{aN  
oR#Ob#&  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 ?`H[u7*%  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: t+O e)Ns  
8eN7VT eb  
public interface IMedia i$C-)d]  
{ dw9T f^V  
void Play();  L=]p_2+  
} u h )o  
O%&cE*eX  
public abstract class AudioMedia:IMedia Xh}&uZ`A  
{ G>K@AW #  
public abstract void Play(); wt?o 7R2  
} 8I.VJ3Q  
moZm0` WR  
public abstract class VideoMedia:IMedia |55dbL$w  
{ s$ z2 c  
public abstract void Play(); 9->q|E4  
} >g}G}=R~3  
-ihiG_f  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ix&'0IrX*  
public class MediaPlayer J+ts  
{   t7*#[x)a  
public void Play(IMedia media) .Y\EE;8%  
{   A gWPa.'3  
  media.Play(); hqDqt"dKz  
} ` >U?v  
} 5FOqv=6S  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 e.8$ga{  
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。 ? JXa~.dA  
  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。 s`;f2B/|  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) PVYyE3`UB  
{ `]<`$71w  
IMedia media = null; ^B]@Lr E^  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) NBOCt)C;H  
{ =;ICa~`C;  
  case ("mp3"): e;(  
    media = new MP3(); tJU-<{8  
    break; Bp_wnd  
        //其它类型略; eB]R3j{  
  case ("rm"): +@:L|uFU  
    media = new RM(); #ekM"p  
    break;   fk{0d  
  //其它类型略; 27#5y_ `  
} LW:1/w&pv  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); H"Dn]$Q\Z  
player.Play(media); [Qj;/  
} "rNL `P7  
Ed-M7#wY  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 Tv$sqVe9  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 RE"^ )-  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 .%}+R|g  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 @_yoX(.E&  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: [TTSA2  
public interface IMediaFactory N#k61x  
{ 5?u}#zO  
IMedia CreateMedia(); :dnJY%/q  
} 'i|rj W(  
?Bx./t><  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: B\CN<<N>dD  
public class MP3Factory:IMediaFactory w0J|u'H  
{ S Xr%kndS  
public IMedia CreateMedia()  .\:J~(  
{ 8P: spD0  
  return new MP3(); BmBz}:xMez  
} I 3$dVls}  
} .~D>5 JnEk  
//其它工厂略; u{e-G&]^;  
osP\D iQ  
public class RMFactory:IMediaFactory =Lp7{09u  
{ WF2-$`x  
public IMedia CreateMedia() ULqoCd%bK  
{ z\!K<d"Xv  
  return new RM(); N{Qxq>6 G  
} S: :>N.y  
} |U' I/A  
//其它工厂略; h2q/mi5{  
Ey `h1 Y  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 x3G:(YfO  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: aUopNmN  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) X$n(-65  
{ 4=<*Vd`p  
IMediaFactory factory = null; dA~ 3>f*b_  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) f'Mop= .  
{ g=8un`]7  
  //音频媒体 | A)\ :  
  case ("mp3"): uE5X~  
    factory = new MP3Factory(); V"KS[>>f  
    break; e@<?zS6  
  //视频媒体 YK#fa2ng  
case ("rm"): B4H!5b  
    factory = new RMFactory(); @'2m$a  
    break;   EG<s_d?  
  //其他类型略; Jh/ E@}'  
} PL=^}{r  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); HLK@xKD<  
player.Play(factory.CreateMedia()); BOVPKX  
} Dt}rR[yJ  
3`.P'Fh(k  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 p s|)cW3`  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: b7:0#l$  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Am4lEvb  
{ JK_OZ  
IMediaFactory factory = null; }?8uH/+ZA  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) W7No ls{  
{     WgQBGch,!  
  case ("mp3"): [\z/Lbn ,.  
    factory = new MP3Factory(); {p<Zbm.  
    break; F\JUx L@8  
    //其他类型略; uKr1Z2  
  case ("rm"): } ?@5W,  
    factory = new RMFactory(); &"Ux6mF-"  
    break;   u'~;Y.@i'  
  //其他类型略; Q 9F)  
} #\rwLpC1u  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ]2SI!Ai7  
media.Play(); S_(d9GK<  
} ,L> ar)B  
%q 3$|>  
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。 uRV<?y%  
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 >-b`e  
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。 sY SLmUZ{  
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: <U Zd;e@  
%:v`EjRD0  
<appSettings> \K2*Q&>  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> tA.`k;LT  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> m!n/U-^  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" />  (t^n'V  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> \*vHB`.,ey  
</appSettings> Dr3n+Q   
U\@A _ B  
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: +|cI:|H>  
private void InitMediaType() 6]cryf&b  
{ M)-6T{[IT  
cbbMediaType.Items.Clear(); J97R0  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ;r\(p|e  
{ ed 59B)?l  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Pn.bVV:  
} .>g1 $rj  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; SUCU P<G  
} {Bvj"mL]j  
Nil}js27  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: RrrK*Fk8=  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) R{Z-m2La  
{ E`\8TqO  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); IV16d  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); &$FvWFRh#  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; Lz9#A.  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, rt7<Q47QE  
factoryDllName).Unwrap(); jF ^5}5U  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ~^I> #Dd  
media.Play(); l U]un&[N  
} }l0&a!C  
0X|_^"!  
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。 eitu!=u  
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: +%>:0mT  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 VaZn{z  
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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