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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) JM- t<.  
',^+bgs5  
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。 re?s.djT  
一、传统过程化设计思想 #~O b)q|  
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: $(e#aHB  
public class MediaPlayer xg_D f,  
{   MY#   
private void PlayMp3() <Z}SKR"U%  
{ ^z6_Uw[  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); YuZ"s55zU{  
} RPd}Wf  
=L;] ;i  
private void PlayWav() OyV<u@[i  
{ ?`zXLY9q7  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); sm[94,26  
} 2_vbT!_  
|waIpB(  
public void Play(string audioType) : G\<y  
{   . 8N.l^0,  
  switch (audioType.ToLower()) o*U]v   
  { ,C%eBna4Iq  
    case ("mp3"): WOuEWw=  
    PlayMp3(); %NL^WG:  
    break; 2MZCw^s>  
    case ("wav"): EF3Cdu{]P  
    PlayWav(); nWQ;9_qBB  
    break;       E|'h]NY  
  }   #Zrlp.M4  
} gUyR_5q)8l  
} oy<WsbnS  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 Xp0F [>h  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 A\8}|r(>9E  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! !uQPc   
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 ]?*I9  
二、面向对象设计思想 5j~$Mj`  
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! o sKKt?^?  
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: -B86U6^s  
public class MP3 t%F0:SH  
{ vWGwVH/K  
public void Play() 0RoU}r@z4  
{ y!!2WHvE  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); s%<eD  
} M(/r%-D  
} "etPT@gF  
V+O"j^Z_J  
public class WAV 6{txm+U  
{ ,\NFt`]j  
public void Play() D 9M:^  
{ 6Fe34n]m  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); KEWTBBg  
} ,G)r=$XU  
} G37U6PuZi  
1dK*y'rx  
Public class MediaPlayer kh`"WN Nt  
{ R=jI?p  
  switch (audioType.ToLower()) i-6 Z"b{  
  { 1YH+d0UGn  
    case ("mp3"): t<#h$}=:Vt  
        MP3 m = new MP3(); Dd\jHF>u  
    m.Play(); NU0g07"  
    break; wp&=$Aa)'  
    case ("wav"): j:VbrR  
    WAV w = new WAV(); #"B\UN  
w.Play(); , N)/w1?I  
    break;       >Z5gSs0  
  } _fKou2$yz  
}   `E>1>'  
  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。 #)nSr  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) dUhY\v oQ  
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。 !4X f~P  
public class AudioMedia Fx2bwut.K  
{ h 5^Z2:#  
public void Play() sc}~8T  
{ ;<ZLc TL  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); GaK-t*Q  
} J|qZ+A[z  
} qHrc9fB  
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)。 ~GZY5HF  
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: T: =lz:}I  
public abstract class AudioMedia MB~=f[cUnd  
{ 0E3[N:s  
public abstract void Play(); N u<_}  
} `)_dS&_\  
 @fl-3q  
public class MP3:AudioMedia Tu).K.p:  
{ SMpH._VFeE  
public override void Play() f}9zgWU  
{ @}}$zv6l,  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ^rifRY-,yO  
} (KDD e}f  
} .K1FKC$C  
0.8  2kl  
public class WAV:AudioMedia ww], y@da  
{ ~f$|HP}  
public override void Play() *%%g{ 3$  
{ BRgXr  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 7/I,HxXp!  
} UG+d-&~Ll  
} \1D<!k\S  
x|pg"v&[  
public class MediaPlayer < t,zaIi  
{   Vex{.Vh,"  
  //根据需要完成任务的单向分派 =T HpdtL  
public void Play(AudioMedia media) j+$rj  
{   TJK[ev};S  
  media.Play(); O$_)G\\\m  
} g?z/2zKR  
} -?V-*jI  
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)。 Z2qW\E^_r  
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。 0i!uUF  
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: ~A'!2  
public abstract class VideoMedia _m5uDF?[  
{ haK3?A,"_A  
public abstract void Play(); >=:&D)m"  
} _>(^tCo  
d3 ZdB4L  
public class RM:VideoMedia {.C!i{|  
{ v+46 QK|I&  
public override void Play() le/,R@]B9  
{  D~S<U  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); *>7>g"  
} {< )1q ;  
} #U! _U+K  
,':fu  
public class MPEG:VideoMedia !t$'AoVBq  
{ V58wU:li  
public override void Play() >,gg5<F-E  
{ /uPcXq:L~  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 8!O5quEc  
} _=_Px@<Q  
} Qu?R8+"KS  
\?[v{WP)  
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。 +)!YrKuu  
  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: #lmB AL~3  
gd%NkxmW  
public interface IMedia 4|buk]9  
{ ^t` k0<  
void Play(); 0b+Wc43}K  
} K2M~-S3  
{MtpkUN  
public abstract class AudioMedia:IMedia ~ {E'@MU  
{ R "n 5  
public abstract void Play(); }Lc-7[/  
} @mOH"acGn?  
0h#l JS*  
public abstract class VideoMedia:IMedia (D#B_`;-  
{ HW3 }uP\c  
public abstract void Play(); 7!@-*/|!S9  
} o3Yb7h9  
-~s!73pDY  
这样再更改MediaPlayer类的代码: |L%Z,:yO  
public class MediaPlayer f[<m<I  
{   P\yDa*m  
public void Play(IMedia media) R<\F:9  
{   >zw.GwN|  
  media.Play(); K(q+ "  
} ;YA(|h<  
} }YB*]<]  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 $bW3_rl%X  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 rSZd!OQ  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 ^V?<K.F  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) }SX,^|eN  
{ }#L^!\V }  
IMedia media = null; AJh w  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 61SlVec*o8  
{ n!YKz"$  
  case ("mp3"): kE:nsXI )  
    media = new MP3(); QqFR\6  
    break; ;XF:\<+  
        //其它类型略; v=0(~<7B  
  case ("rm"): \n$u)Xj~6^  
    media = new RM(); fKeT,U`W  
    break;   9{RB{<Se!  
  //其它类型略; 4]yOF_8h  
} `P@T$bC  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); wP6 Fl L  
player.Play(media); p2ogn}`  
} K~AR*1??[  
{9?JjA  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 LgKaPg$  
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。 BcL{se9<  
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。 k jg~n9#T  
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。 k[bD\'  
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: 3jGWkby0  
public interface IMediaFactory }T; P~aG  
{ XlV0*}S  
IMedia CreateMedia(); zDw5]*R  
} mtJ9nC  
~ DBcIy?  
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: !ipR$ dM  
public class MP3Factory:IMediaFactory I%r{]-Obr-  
{ qlb- jL  
public IMedia CreateMedia() $CY~5A`l9  
{ OjFLPGRCh  
  return new MP3(); -7*ET3NSI/  
} x.f]1S7h[  
} :e_V7t)o  
//其它工厂略; G f,`  
'm4W}F  
public class RMFactory:IMediaFactory ! ='rc-E  
{ G!"YpYml  
public IMedia CreateMedia() S& S Q  
{ @CTgT-0!  
  return new RM(); Fgp]l2*  
} fuWO*  
} 7uKNd *%  
//其它工厂略; PMN jn9d  
U> cV|  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。  Of"  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: T?x[C4wf+  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) qHuZcht  
{ ;LG#.~f  
IMediaFactory factory = null; e4!:c^?  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) .$qnZWcgG  
{ %+j8["VEC  
  //音频媒体 F @mQQ  
  case ("mp3"): rf>0H^r  
    factory = new MP3Factory(); gu0j.XS^  
    break; G_0( |%  
  //视频媒体 :+qF8t[L  
case ("rm"): W8ouO+wK  
    factory = new RMFactory(); HkO7R `  
    break;   o=50>$5jlS  
  //其他类型略; !ePr5On  
} Y"~gw~7OD  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); +3BBQ+x!  
player.Play(factory.CreateMedia()); mS^tX i5hg  
} ]L9s%]o  
Bwa'`+bC  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 43mP]*=A  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: ,cB\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) vRs,zL$W  
{ Y~L2  
IMediaFactory factory = null; :c8&N-`  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) EdlTdn@A  
{     )Xv ilCk1  
  case ("mp3"): %kS(LlL+6  
    factory = new MP3Factory(); l038%U~U!  
    break; N+Y]st+  
    //其他类型略; BI3@|,._N  
  case ("rm"): lu<xv  
    factory = new RMFactory(); .NYbi@bk(<  
    break;   P*FMwrJj>r  
  //其他类型略; fA+ ,TEB~d  
} nm6h%}xND<  
IMedia media = factory.CreateMedia(); -Z 4e.ay5  
media.Play(); W3MU1gl6k{  
} 8=NM|i  
B"!l2  
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。 Dpl A?  
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。 U56G.  
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。 :_g$.h%%  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: gk"$,\DI  
wVEm:/;z&  
<appSettings> ?d{Na= O\  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 5@+,Xh,H|t  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 3HcQ(+Z  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> P_*" dza  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 7Rd'm'l)  
</appSettings> #,":vr  
7f0lQ  
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: vb<oi&X  
private void InitMediaType() uVJDne,R  
{ NT e5  
cbbMediaType.Items.Clear(); 59"UL\3  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) EfCx`3~EX  
{ p<,*3huj  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Cjc6d4~  
} auK?](U  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; $W!!wN=B  
} g*03{l#P  
P)Rh=U  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: .J)I | '  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) - jb0o/:  
{ ] 6TATPIr  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); q*_/to  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); = kJ,%\E`  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; a@@)6FM  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ~Y|*`C_)  
factoryDllName).Unwrap(); ^c^#dpn  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ca7=V/i_a{  
media.Play(); IC1NKn<k  
} $$ Oey)*  
zgNc4B  
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。 p i %< Sy  
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: ;<Ar=?  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 fI{&#~f4C  
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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