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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) n9qO;X4&  
je9eJUKE  
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。 q?Jd.r5*  
一、传统过程化设计思想 uyd y[n\  
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(s+?n.N  
public class MediaPlayer IV"OzQONx  
{   CA0SH{PdW&  
private void PlayMp3() J2c.J/o  
{ /U|>  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); vY+{zGF  
} _.Ey_K_1  
=U:9A=uEvS  
private void PlayWav() i0,'b61qE  
{ lu]Z2xSv  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ,34|_  
} 1pT v6  
6CKWKc  
public void Play(string audioType) .Pp;%  
{   mPl2y3m%  
  switch (audioType.ToLower()) D)yCuw{M:  
  { @ y{i.G  
    case ("mp3"): pHW Qk z(  
    PlayMp3(); 5 IK -V)  
    break; w&A &BE^O/  
    case ("wav"): 3$]SP1Mc(  
    PlayWav(); 1x\Vz\  
    break;       3ug|H  
  }   pt"yJtM'P  
} $OE~0Z\0  
} 6usy0g D  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 mLa0BIP  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 ZcTxE]Y  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! #g ;][  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 NPN*k].  
二、面向对象设计思想 o6H\JCne  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! 5if4eitS  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: ]6W;~w%  
public class MP3 F vJJpPS  
{ (}$~)f#s  
public void Play() 6mawcK:7  
{ Z0f0tL& A<  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); >a5M:s)  
} N8$MAW  
} uYh6q1@"~  
,bv?c@  
public class WAV 3 cd5 g  
{ d+9T}? T:*  
public void Play() R]oi&"H@r)  
{ Q?Au.q],  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); wm3fd 7T  
} AR<'Airi:  
} "IOu$?  
j( *;W}*^  
Public class MediaPlayer 'IaI7on  
{ /}~; b#t  
  switch (audioType.ToLower()) E8-8E2i,  
  { /ae]v+  
    case ("mp3"): :+1S+w  
        MP3 m = new MP3(); RETq S  
    m.Play(); C:$12{I?*  
    break; mY+.(N7m  
    case ("wav"): 'O#,;n  
    WAV w = new WAV(); ELF,T (  
w.Play(); &"V%n  
    break;       &FQ]`g3_@  
  } ?K<m.+4b*y  
}   rUunf'w`e1  
  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。 qXHr"  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) $(2c0S{1  
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。 /]/3)@wT  
public class AudioMedia :U5>. ):  
{ ^k&T?uU  
public void Play() kNX(@f  
{ :#M(,S"Qq  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); .O\z:GrSZz  
} R:*I>cRs  
} x6,kG  
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)。 vXUrS+~x  
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: XxW~4<r  
public abstract class AudioMedia (t.pM P4  
{ yFt'<{z[nL  
public abstract void Play(); cZ(7/Pl  
} 0:(`t~  
_8Si8+j  
public class MP3:AudioMedia dXKv"*7l  
{ 8aCa(Xu(H  
public override void Play() y{Wtm7fnA  
{ AHws5#;$6*  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); G0sg\]  
} F,CQAgx  
}  T)o)%Yv  
`jR= X  
public class WAV:AudioMedia @Q"%a`mKH  
{ &hmyfH&S  
public override void Play() c;,jb  
{ C9-90,  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); {5+t\~q$  
} s'LY)_n  
} aX=  
`sZ/'R6  
public class MediaPlayer YW@Ad  
{   q#v&&]N=  
  //根据需要完成任务的单向分派 ~o:lh],~  
public void Play(AudioMedia media) xUYUOyV  
{   1>W|vOv"Z?  
  media.Play(); 6 &% c  
} f1Ruaz-  
} oB27Y&nO  
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)。 H<dOh5MFh  
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。 YaTJKgi"0  
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: >6XGF(G   
public abstract class VideoMedia ?YY'-\h?  
{ *iB_$7n`  
public abstract void Play(); ffGiNXCM  
} ~ifo7,  
UzVnC:  
public class RM:VideoMedia ?i*kwEj=  
{ *Yk3y-   
public override void Play() !+T9NqDv[  
{ 7Rr(YoWa  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); C& 0iWY\a  
} /nEh,<Y)  
} E K ks8  
;o;P2}zD  
public class MPEG:VideoMedia ,HXY|fYr  
{ oDp!^G2A"  
public override void Play() \AOVdnM:  
{ Qcu1&t\C  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); Xj.Tg1^K"  
} hV_eb6aj}P  
} #$(F&>pj  
^{8r(1,  
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。 ?6B n&qa  
  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: Oy$*ZG)  
kUAjQ>  
public interface IMedia fZ6lnZ  
{ tk4~ 8  
void Play(); yG?,8!/]  
} bit&H  
#SQao;>  
public abstract class AudioMedia:IMedia U7U-H\t7  
{ Wa~'p+<c~b  
public abstract void Play(); pR2QS  
} ev>gh0  
b,YTw  
public abstract class VideoMedia:IMedia sW 7R&t!G  
{ G S-@drZp_  
public abstract void Play(); 79<{cexP  
} L.bR\fE   
oDul ?%  
这样再更改MediaPlayer类的代码: xg)cA C\=  
public class MediaPlayer )sG`sET]`f  
{   ppIMaP  
public void Play(IMedia media) I9Af\ k|^  
{   7g3vh%G.  
  media.Play(); [ aj F  
} I&|%Fn  
} djV^A  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 _wp6rb:8!  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 zN JK+_O=  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 xqv4gN6  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) siw } }}  
{ k}y1IW+3  
IMedia media = null; [*w^|b ?  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) V%?oI]" l  
{ zDY!0QZLF\  
  case ("mp3"): cYyv iR59#  
    media = new MP3(); aS?A3h4WM_  
    break; A:F*Y%ZW  
        //其它类型略; {ScilT  
  case ("rm"): b Mi,z3z  
    media = new RM(); Iz^~=yV)  
    break;   zh)qo  
  //其它类型略; 2'tZ9mK  
} k'Fc:T8:~5  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); B e"D0=<  
player.Play(media); =mYY8c Yl  
} oqOv"yLJ:  
|lAu6d !  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 \;&9h1?Mn  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 A1x?_S"a  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 <*0^X%Vf\  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 ,tv P"@d  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: fk,[`n+  
public interface IMediaFactory  .BJ;}  
{ ac6Lv}w_  
IMedia CreateMedia(); Y~(#_K  
} U'@eUY(Ov$  
y ?]G OQI  
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: 8r(S=dA  
public class MP3Factory:IMediaFactory c?5e|dZz  
{ xJrRJwL  
public IMedia CreateMedia() K.G}*uy  
{ F`-|@k  
  return new MP3(); w;}pebL:  
} ;1^_ .3  
} eZR{M\Q  
//其它工厂略; wQJY,|.  
Y s[JxP  
public class RMFactory:IMediaFactory 74ma   
{ +{N LziO  
public IMedia CreateMedia() =xScHy{$  
{ B ?96d'A  
  return new RM(); lDd+.44V:  
} Se+sgw_"  
} v.H00}[.  
//其它工厂略; Wfgs[  
wmdvAMN  
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。 udM<jY]5p  
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: XZhuV<  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) iZ2|/hnw  
{ &S9Sl  
IMediaFactory factory = null; !mH2IjcL  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) H Yt& MK  
{ o,(MB[|hQ  
  //音频媒体 WgPpW!`  
  case ("mp3"): K4NB#  
    factory = new MP3Factory(); #FKo:id`K  
    break; o^%4w>|  
  //视频媒体 )B.NV<m  
case ("rm"): lR_ 4iyqb  
    factory = new RMFactory(); =qiX0JT  
    break;   l/0TNOA  
  //其他类型略; 9{_D"h}}  
} X>l  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); @1ZLr  
player.Play(factory.CreateMedia()); ?kvkkycI   
} vUh.ev0  
/Ps}IW  
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。 YFgQ!\&59  
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: +[@Ug`5M  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )]~'zOE_  
{ OJe#s;oH  
IMediaFactory factory = null; WL(u'%5  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) j*aN_UTr3  
{     >:%YAR`  
  case ("mp3"): o\u31,  
    factory = new MP3Factory(); Z'p7I}-qr  
    break; 5-l cz)DO  
    //其他类型略; ,9Y{x  
  case ("rm"): *kE2d{h^=C  
    factory = new RMFactory(); pv8"E?9,k  
    break;   MFO}E!9`q  
  //其他类型略; &o*/6X  
} Vvu+gP'z.  
IMedia media = factory.CreateMedia(); i2`i5&*  
media.Play(); 1V(tt{  
} 10xo<@l  
<kIg>+  
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。 v]+,kbT  
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。 } _Yk.@J5  
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。 SOQm>\U'i  
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: 8 St`,Tq)  
+Z[(s!  
<appSettings> 'PTWC.C?9  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> . OA_)J7  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> xB"o 7,  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> f!2`N  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> w A<JJ_R  
</appSettings> L/9f"%kZ  
yEL^Y'x?  
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: R06q~ >  
private void InitMediaType() Qag@#!&n  
{ E8#r<=(m  
cbbMediaType.Items.Clear(); @*jd.a`  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 7RNf)nz  
{ i9fK`:)  
    cbbMediaType.Item.Add(key); %toxZ}OP  
} "Wd?U[[  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; C'3/B)u}l  
} 4jEPh{q  
XmN3[j  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: J/Ki]T9  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) d54(6N%  
{ >Z ZX]#=I  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 0kP, Zj<  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); &qqS'G*  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; Uv'.]#H<  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, $>zLa_cn|  
factoryDllName).Unwrap(); =B O} hk  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 13(JW  
media.Play(); >i=^Mh-bm  
} oyV@BHJO@  
+` g&J  
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。 Z7?C^m  
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: 7Wub@Mp  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 6( TG/J  
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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