面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) >fW+AEt\JB
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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。 K-N]h
一、传统过程化设计思想 A9NOeE
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: "bv,I-\
public class MediaPlayer =1%zI%
{ d/"gq}NT
private void PlayMp3() R>Z,TQU
{ +s#S{b
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); aS c#&{
} A@9U;8k
&*Q|d*CP
private void PlayWav() rhlW
{ 8<wtf]x
MessageBox.Show("Play the wav file."); lCM6T;2ID
} 9O(i+fM
g(ZeFOn
public void Play(string audioType) c#]'#+aH
{ 2U-#0,ll]
switch (audioType.ToLower()) ls8olLM>
{ Y\ #.EVz
case ("mp3"): ;u4@iN}p
PlayMp3(); K,`).YK
break; IKNFYe[9e
case ("wav"): Jnh;;<
PlayWav(); =; ~%L
break; 0"wbcAh)
} "Nk=g~|
} F'$9en2I:
} M="WUe_
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。 >
gA %MT
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。 )R
[@G.
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! q/W{PBb-2k
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。 hP'~
二、面向对象设计思想 |G`4"``]k
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! *7:u-}c!
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: [TiTff&LV
public class MP3 >Hd~Ca>
{ 3{N p 9y.
public void Play() rf1wS*uU+
{ (%ri#r
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); T U"K#V&u
} ,d9%Ce.$2
} 1C5kS[!
')1}#V/I
public class WAV r|
6S
{ ~pX(w!^
public void Play() /iuUUCk
{ 3iwoMrp
MessageBox.Show("Play the wav file."); nzQYn
} u8{@PlS
} `Yo-5h
_D7HQ
Public class MediaPlayer MA/"UV&M(
{ 7Ap~7)z[
switch (audioType.ToLower()) Se;?j-
{ )<]w23i
case ("mp3"): 6N)<
o ;U
MP3 m = new MP3(); aPY>fy^8D
m.Play(); ~u~[E
break; s= GOB"G
case ("wav"): V1CSXY\2
WAV w = new WAV(); <'o 'H
w.Play(); %z!d4J75
break; {"gyXDE1
} MQbNWUi
} ..Uw8u/
现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 2]_4&mU
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) pjmGzK
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 ]P}K3tN%]
public class AudioMedia &bS"N)je
{ @gu77^='
public void Play() }jyS\drJ
{ (to/9OrG
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 0$F _hZU
} =Nv=Q mO
} +,{Wcb
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)。 98b9%Z'2f
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: Z+`{JE#
public abstract class AudioMedia 5b{yA~ty
{ >2/wzsW
public abstract void Play(); W O+?gu
} #<WyId(
5u
u2 _B_L
public class MP3:AudioMedia 3wa<,^kqy
{ @3expC
public override void Play() 5.C[)`_
{ P98X[0&
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); -UD~>s
} ==e#CSJq
} X,JWLS J
0,L$x*Nj5
public class WAV:AudioMedia H[_uVv;}6
{ K#6`LL m
public override void Play() x>8}|ou
{ Ei?9M^w
MessageBox.Show("Play the wav file."); ^]sMy7X0IK
} esC\R4he
} 23u1nU[0
BhE~k?$9
public class MediaPlayer # 1qVFU
{ D?*sdm9r`
//根据需要完成任务的单向分派 wTMHoU*>
public void Play(AudioMedia media) b0z{"
{ eB/hyC1
media.Play(); W_f"Gk
} #iqhm,u7D
} yOn2}Z
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 8NF;k5
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 ttAVB{kdo
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: beHCEwh
public abstract class VideoMedia G(|(y=ck
{ EkB6- nz
public abstract void Play(); xn x1`|1u
} ]\9B?W(#
OL
]T+6X
public class RM:VideoMedia `9Q,=D+
{ 2cX"#."5p
public override void Play() ?C>VB+X}y
{ Zh~Lm
MessageBox.Show("Play the rm file."); +O!M>
} &"j).Ogm4
} G}?P
r4Gj
, C@hTOT
public class MPEG:VideoMedia @#ho(_U8
{ EBL,E:_)
public override void Play() Z564K7IV
{ Zxxy1Fl#.[
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); J:-TINeB
} J%O4IcE
} kO`3ENN
k.%W8C<Pa
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 1KIq$lG{ E
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: o YI=p3l
6L6~IXL>
public interface IMedia -JQg ~1
{ <sWcS; x
void Play(); @tv];t
} 8hdAXWPn
{@K2WB
public abstract class AudioMedia:IMedia xMfv&q=k@
{ b=QGbFf
public abstract void Play(); 6`5
@E\"E
} #ZnX6=;X
xV 1Z&l
public abstract class VideoMedia:IMedia 3_eml\CY
{ ?o(X0
public abstract void Play(); Xx<&6
4W
} uA/.4 b
*ZSp9g"Z
这样再更改MediaPlayer类的代码: 7%"\DLA
public class MediaPlayer uSQ>oi]
{ @Jn:!8U0
public void Play(IMedia media) w KMk|y>
{ Y /ac}q
media.Play(); 7pI\`*7b
} LX?r=_\
} 0*:hm%g
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 }v$=mLy
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 eN?P) ,
现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 UE#Ni 5
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) aaD$'Y,<>B
{ ONe!'a0
IMedia media = null; e%v4,8
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ${?ex nb$
{ Dx# @D#
case ("mp3"): *=0r>]
media = new MP3(); QKaj4?p$|S
break; ut5!2t$c
//其它类型略; 6ewOZ,"j"4
case ("rm"): a&c#* 9t{
media = new RM(); %FI6\|`M
break; 1 l*(8!_
//其它类型略; q{+poVX
} P$qkb|D,
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); V?J,ab$X#
player.Play(media);
nIDsCu=A
} >/`cmNmb
bq&S?! =s
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 GuY5 %wr
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。 <w2NJ~M^
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。 6.7Kp
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。 |{LaZXU &
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: Y&