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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) v:]z-zU  
R$i-%3  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 )8;At'q}  
一、传统过程化设计思想 ~9n30j%]s  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: L"}tJM.d  
public class MediaPlayer H7(D8.y )  
{   . :~E.b  
private void PlayMp3() z"f+;1  
{ vF1Fcp.@  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); -9(pOwN |m  
} kbZpi`w  
]Wtg.y6;  
private void PlayWav() I %|;M%B  
{ in`|.#  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ^o4](l  
} &1ZUMc  
'PWA  
public void Play(string audioType) @S1Z "%S  
{   Ty}Y/jW  
  switch (audioType.ToLower()) 'zOB!QqA`v  
  { HYl~)O>  
    case ("mp3"): 4`Lr^q}M+  
    PlayMp3(); _fS4a134R  
    break; 2 ])e}& i  
    case ("wav"): Sm;@MI<@/  
    PlayWav(); 8^sh@j2L  
    break;       }VeE4-p B  
  }   c&C*'c-r  
} 2d&]V]:R*  
} ox5WboL  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 Z?u}?-b1\H  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 3%)@c P:?  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! (C0Wty  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 Z{x)v5yh2V  
二、面向对象设计思想 /[E2+g  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! b>Ea_3T/  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: OAf}\  
public class MP3 ~I;|ipK4m  
{ |G_,1$  
public void Play() l2ie\4dK@  
{ 2"_5Yyb  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); *Sps^Wl  
} h s_x @6  
} a[p$e?gka  
2S-f5&o  
public class WAV s"R5'W\U  
{ N5zx#g  
public void Play() n'[>h0  
{ 6sG5 n7E-A  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); &hih p"  
} 7^tYtMm|U  
} YdyTt5-  
$gZiW8  
Public class MediaPlayer =\G`g #  
{ ~RLWr.pK  
  switch (audioType.ToLower()) Nxna H!wS  
  { WyRSy-{U(}  
    case ("mp3"): (I/ iD.A  
        MP3 m = new MP3(); /B)2L]6p  
    m.Play(); "z*.Bk  
    break; ?TJ4L/"(k6  
    case ("wav"): }QBL{\E!  
    WAV w = new WAV(); Xk\IO0GF  
w.Play(); uh`5:V  
    break;       BS(jC  
  } \Foo:jON  
}   &2S-scP  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 k(o(:-+x  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 31UxYBY  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 uIBN !\j  
public class AudioMedia En)Ptz#0  
{ z[6avW"q  
public void Play() ,4Q8r:_ u  
{ p=3t!3  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); HJBGxy w  
} Ve${g`7&  
} TO.STK`  
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)。 6l T< lzT  
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: 6TTu[*0NT  
public abstract class AudioMedia aRElk&M  
{ 8!YQ9T[  
public abstract void Play(); %!eRR  
} G|RBwl  
=CO) Q2  
public class MP3:AudioMedia #RbdQH !  
{ mG$N%`aG  
public override void Play() 1rs.  
{ :!hO9ho  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); g rCQ#3K*?  
} p3Ozfk  
} zliMG=6  
)Ly ~\*  
public class WAV:AudioMedia u80C>sQ  
{ qM+Ai*q  
public override void Play() w]nt_xj  
{ Bex;!1  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 0U:X[2|)  
} JdLPIfI^  
} u})*6l.  
mln4Vl(l2M  
public class MediaPlayer WrcmC$ff  
{    + K`.ck  
  //根据需要完成任务的单向分派 crOSr/I$  
public void Play(AudioMedia media) 5*+DN U@  
{   'J3yJ{  
  media.Play(); !Z |_3  
} 4_ypFuS^  
} 1zCu1'Wv  
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)。 -#mN/  
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。 \4^zY'  
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: b8Z_o N5!  
public abstract class VideoMedia S(nQ?;9,  
{ 63J3NwFt  
public abstract void Play(); >F:1a\c  
} R)ZzRz|/  
mj'N)6ga  
public class RM:VideoMedia 0|J9Btbp  
{ !L|l(<C  
public override void Play() e$_gOwB  
{ +nHr+7}  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); B8?9L8M}  
} ah f,- ?S  
} Nsq=1) <  
U<;{_!]  
public class MPEG:VideoMedia bq) 1'beW  
{ S7WHOr9XMV  
public override void Play() (n8?+GCa  
{ 6" Lyv  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); Q)BSngW+  
} ,9}JPv4Z  
} a'/C)fplL  
G6qZ>-GiL  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 3 !8#wn  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: (9ZW^flY  
G_5{5Ar  
public interface IMedia Y0kcxpK/  
{ }!k?.(hpE  
void Play(); (T$cw(!  
} *3E3,c8{A  
5'+g[eNyBV  
public abstract class AudioMedia:IMedia }No#_{  
{ R.2i%cU  
public abstract void Play(); n0gjcDHQ  
} H^5,];  
lP)n$?u  
public abstract class VideoMedia:IMedia k{lo'  
{ w'A*EWO  
public abstract void Play(); V6](_w!  
} rir,|y,  
$xdo=4;|  
这样再更改MediaPlayer类的代码: pfIK9>i  
public class MediaPlayer qdwo2u  
{   EtPB_! +  
public void Play(IMedia media) EPLHw  
{   eY`9J4o'  
  media.Play(); 37:tu7e~c  
} Qxa Me8 (  
} Og1\6Q  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ?Fa$lE4  
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。 &Ep$<kx8  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 VyN F)$'T  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) f/Y7@y  
{ <dE~z]P  
IMedia media = null; G~.VW48{n  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) U&:-Vf~&  
{ c(vi,U-hC  
  case ("mp3"): >T*BEikC  
    media = new MP3(); qi7*Jjk>90  
    break; j DEym&-  
        //其它类型略; B8T5?bl  
  case ("rm"): EXjR&"R  
    media = new RM(); 5wh(Qdib  
    break;   "N_@q2zF  
  //其它类型略; UtJfO`m9P  
} A{B$$7%  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); e 2N F.  
player.Play(media); /6[vF)&  
} +h/OQ]`/m  
Ksh[I,+N\  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 tj0 0xYY  
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。 H|aC(c  
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。 (zy|>u  
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。 G7,v:dlK   
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: 7b-[# g  
public interface IMediaFactory 9Z=hg[`]<  
{ kSol%C  
IMedia CreateMedia(); W7~_XI  
} >YXb"g@.  
~2 XGw9`J2  
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: |5FEsts[  
public class MP3Factory:IMediaFactory !,Gavt7f  
{ >wb*kyO7(#  
public IMedia CreateMedia() )v+&l9D  
{ q[vO mes  
  return new MP3(); S/y(1.wh  
} RT'5i$q[  
} d^$cx(2$D  
//其它工厂略; GmJ \3]{PZ  
zK1\InP  
public class RMFactory:IMediaFactory {~}:oV  
{ pp*MHM)x|q  
public IMedia CreateMedia() ? N]bFW"t|  
{ A>F&b1  
  return new RM(); X"g,QqDD  
} cdH`#X  
} -gC%*S5&  
//其它工厂略; +kxk z"fP  
H3d|eO4+W  
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。 K)`R?CZ:s  
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: =? q&/ cru  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) I|Hcs.uW  
{ d/3&3>/  
IMediaFactory factory = null; \!uf*=d  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) gGA5xkA  
{ 6rG7/  
  //音频媒体 U:MZN[Cc[  
  case ("mp3"): l,A\]QDvl  
    factory = new MP3Factory(); e*( _Cvxp  
    break; =yqg,w&Q  
  //视频媒体 jamai8  
case ("rm"): rc%*g3ryLG  
    factory = new RMFactory(); u|EJ)dT?  
    break;   E6G;fPd= E  
  //其他类型略; $1)NYsSH/H  
} Sqmjf@o$>  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); /Z#AHfKF  
player.Play(factory.CreateMedia()); 93w$ck},?G  
} e*Nm[*@UW  
C`3fM05g  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 ^( C,LVP<  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: EOqV5$+  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ji ,`?  
{ >2mY%  
IMediaFactory factory = null; /n,a0U/  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 6w{""K.{  
{     cY~lDLyB  
  case ("mp3"): uSC I  
    factory = new MP3Factory(); r[j@@[)"  
    break; Cd p_niF  
    //其他类型略; Z$YG'p{S  
  case ("rm"): <bv9X?U  
    factory = new RMFactory(); G Wj !n  
    break;   T~}g{q,tR  
  //其他类型略; GBd mT-7  
} &w%%^ +n |  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Pm24;'  
media.Play(); J(XK%e[8  
} (@\0P H0  
zCwb>v  
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。 NH1|_2  
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。 =`gFwH<   
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。 u8y('\(  
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: CFY4PuI"!  
a[lx&CHgI  
<appSettings> _@|_`5W  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> E/ku VZX  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> j z&=8  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> &hhxp1B  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> Rg~[X5  
</appSettings> WPu%{/ [  
z5[Qh<M  
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: 5M3)7  
private void InitMediaType() i2Gh!5]f  
{ H{d/%}7[v  
cbbMediaType.Items.Clear(); #: ,X^"w3  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) <lSo7NkR  
{ DB] ]6  
    cbbMediaType.Item.Add(key); d k|X&)xTJ  
} xU9^8,6  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; _j_c&  
} :Sk<0VVd7  
1;MUemnx`  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: qRZLv7X*j  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ,76nDXy`  
{ mO\=# Q>  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); a>nV!b\n5  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); G{|F V m  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; @eDL j}  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, l {\@+m  
factoryDllName).Unwrap(); 3Q+THg3~?  
IMedia media = factory.CreateMedia(); |:`gjl_Nf  
media.Play(); X@B,w_b  
} > Gxu8,_;  
v#KE"m  
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。 z*:.maq  
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: 'P-FeN^  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 zB{be_Tw  
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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