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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)  Z(p kj  
2f1WT g)  
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。 YEoQIR  
一、传统过程化设计思想 xzg81sV7  
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: ffK A  
public class MediaPlayer x^kV;^ I  
{   5V&3m@d0aq  
private void PlayMp3() *TY?*H  
{ 7/lXy3B4  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); T:aYv;#0  
} ~6`HJ  
!Q!= =*1H  
private void PlayWav() -QL_a8NL  
{ {D1"bDZ  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Ml1sE,BT  
} `_C4L=q"  
5v4 ,YHD  
public void Play(string audioType) m72r6Yq2@  
{   K_ P08  
  switch (audioType.ToLower()) Qvh: hkR  
  { y^:!]-+  
    case ("mp3"): S6gg(nNe  
    PlayMp3(); :T(3!}4  
    break; H8+7rM  
    case ("wav"): /t`s.!k  
    PlayWav(); LutP&Ebt8  
    break;       "ewSh<t  
  }   Fyy)665x/  
} A+*M<W  
} d@~Hp?  
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。 _,:gSDW|  
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。 ( /{Wu:e  
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! hER]%)#r  
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。 ,$ L>  
二、面向对象设计思想 )%lPa|7s  
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! H(U`S  
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: 4(>|f_$  
public class MP3 [k-Q89  
{ lAU`7uE  
public void Play() wP.b2X_V  
{ }p 0 \  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); HV@ C@wmg  
} Su99A.w  
} d 6 t#4!  
?yop#tjCbY  
public class WAV rf_(pp)  
{ fB+4mEG@  
public void Play() (055>D6  
{ L=4%MyZ.e  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Zq7Y('=`t@  
} <eP`Lu"  
} 9fr LYJz"  
>ENZ['F  
Public class MediaPlayer ssGp:{]v/  
{ e ?FjN 9  
  switch (audioType.ToLower()) 1+|s   
  {  }t}y  
    case ("mp3"):  nen(  
        MP3 m = new MP3(); `R@1Sc<*|  
    m.Play(); ? S^ U-.`  
    break; Vx$ ?)&  
    case ("wav"): *#p}>\Y{  
    WAV w = new WAV(); T.\=R  
w.Play(); ;oW#>!HrY  
    break;       *@`Sx'5!  
  } : p# 5nYi  
}   'jAX&7G`  
  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。 qKu/~0a/  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) JB.f7-  
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。 M?mPi 3  
public class AudioMedia .YYfba#{  
{ ,@1rP55  
public void Play() w1tWyKq  
{ 6U|An*  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); s`Z | A  
} .!|\Y!]^r  
} jroR 2*  
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)。 0;9X`z J  
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: 5=Cea  
public abstract class AudioMedia r]JV !'R  
{ V0 70oZ  
public abstract void Play(); BN??3F8C  
} s6=jHrdvv  
X@;; h  
public class MP3:AudioMedia oPP`)b$x  
{ >@?!-Fy5  
public override void Play() ~jcdnm]  
{ }7)iLfi  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); E6+c{41B  
} wD+4#=/j  
} &c[.&L,w4  
k# -u!G  
public class WAV:AudioMedia ndW]S7  
{ )LOV)z|}  
public override void Play() t!^ j0q  
{  S9\_ODv  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Lg6;FbY?  
} eO7 )LM4  
} 2>`m1q:  
cg`bbZ  
public class MediaPlayer L>xecep  
{   g~ubivl2  
  //根据需要完成任务的单向分派 ~)ut"4  
public void Play(AudioMedia media) VINb9W}G[  
{   {\:"OcP #  
  media.Play(); 1nGpW$Gx  
} 2h=QJgpCG  
} Z'hHXSXM  
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)。 !q]@/<=  
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。 'P'f`;'_DC  
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: ":igYh  
public abstract class VideoMedia ,u.G6"<  
{ vGX L'k  
public abstract void Play(); M/?*?B  
} o/dj1a~U  
\\U,|}L .  
public class RM:VideoMedia ULT,>S6r  
{ -!Ov{GHr0  
public override void Play() y6#AL<W@=  
{ 2g0_[$[m  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 8&q[jxI@8  
} pUV4oyGV   
} Uw!N;QsC  
Pi/V3D) B  
public class MPEG:VideoMedia kH4xP3. i  
{ W=-:<3XL  
public override void Play() WR :I2-1  
{  =&8Cg  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); )#%v1rR  
}  yxx9h3  
} 1iLrKA  
e-E0Bp  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 *'l|ws  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: f3;.+hJ])  
bz'#YM  
public interface IMedia zEBUR%9  
{ NQ3EjARZt  
void Play(); UiE 1TD{  
} Bjc<d,]  
\bXusLI!l  
public abstract class AudioMedia:IMedia (JX 9c  
{ H{1'OC  
public abstract void Play(); MP6Py@J45  
} ;N(9nX}%)  
Z%m\/wr  
public abstract class VideoMedia:IMedia B'}pZOa[Wb  
{ lnQfpa8j  
public abstract void Play(); bCfw,V{sce  
} DnP "7}v  
^l8&y;-T  
这样再更改MediaPlayer类的代码: bc3 T8(  
public class MediaPlayer Bw Cwy  
{   bmP2nD6  
public void Play(IMedia media) 0wE)1w<C~  
{   Ne b")  
  media.Play(); [sc4ULS &  
} {kOTQG?y  
} *]K/8MbiF  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Oj]4jRew  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 ;N?raz2mEi  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 s2kom)  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 38zG[c|X  
{ /w/um>>K.  
IMedia media = null; P9f,zM-  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Ox%.We 5  
{ 7=`_UqCV  
  case ("mp3"): Cj5=UUnO  
    media = new MP3(); @AfC$T  
    break; L (@".{T  
        //其它类型略; EC8Fapy  
  case ("rm"): \Y$@$)   
    media = new RM(); D:=Q)Uh0I  
    break;   2t}^8  
  //其它类型略; Xaw&41K  
} 6` 4,  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); AAc*\K  
player.Play(media); XCyAt;neon  
}  %G>  
:zK\t5  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 FCIA8^}s  
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。 N /Fa^[  
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。 dw YGhhm  
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。 6}JW- sA  
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: f7v|N)  
public interface IMediaFactory ;=lQMKx0  
{ @!KG;d:l  
IMedia CreateMedia(); I4Rd2G_  
} Wagb|B\  
t2_pwd*B  
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!AJ*  
public class MP3Factory:IMediaFactory 9Ac4'L  
{ bFB.hkTP  
public IMedia CreateMedia() ,7os3~Mk9  
{ :TRhk.  
  return new MP3(); X$(YCb  
} f\X7h6k8{  
} E HH+)mlo  
//其它工厂略; E5Zxp3N  
V]W-**j<  
public class RMFactory:IMediaFactory l|L ]==M  
{ (_nU}<y_i  
public IMedia CreateMedia() &pFP=|Pq  
{ EY}*}-3  
  return new RM(); Z@gEJ^"yA"  
} JWV n@)s  
} V2o1~R~  
//其它工厂略; 58[.]f~0  
F-GrQd:O=  
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。 %'&_Po\  
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: >p>B-m  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ~ yu\vqN  
{ V7)<MY  
IMediaFactory factory = null; Q7pjF`wu  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) d37|o3oC  
{ r68d\N`.  
  //音频媒体 %mNd9 ]<  
  case ("mp3"): XLj|y#h  
    factory = new MP3Factory(); n0vhc;d  
    break; ={B?hjo<-  
  //视频媒体 NxrfRhaU3  
case ("rm"): 3Q2z+`x'  
    factory = new RMFactory(); TQ69O +  
    break;   i/j eb*d0  
  //其他类型略; Jk_ }y  
} .2x`Fj;o1  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ueLdjASJ  
player.Play(factory.CreateMedia()); >vZ^D  
} h"4i/L3aAh  
gT#hF]c:  
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。 ; G4g;YHy|  
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: 1+9}Xnxb  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) x.ucsb  
{ IP+.L]S  
IMediaFactory factory = null; Z3N^)j8  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) yv2wQ_({  
{     ;hCUy=m.  
  case ("mp3"): @!,W]?{  
    factory = new MP3Factory(); _\u?]YTv  
    break; d#u*NwY}  
    //其他类型略; R:, |xz  
  case ("rm"): =S<E[D{V`  
    factory = new RMFactory(); ;3 /*Z5p  
    break;   w3 K>IDWI7  
  //其他类型略; +OfHa\Nz  
} !w{(}n2Wq  
IMedia media = factory.CreateMedia(); C~c|};&%  
media.Play(); O=\`q6l  
} {"hyr/SKd  
-jcgxQH53  
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。 FSHC\8siS  
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。 a n|bzG  
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。 qV:TuR-|w  
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: #iAw/a0&  
}q=uI`  
<appSettings> #8i9@w  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> )5Ofr-Y  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ldRisL  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> hZ UnNQ  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 6a4-VX5  
</appSettings> p.x!dt\1kC  
uTRFeO>  
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: 3<X*wVi)NN  
private void InitMediaType() 4&wwmAp^  
{ 7qEc9S@  
cbbMediaType.Items.Clear(); df7 xpV  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) oWV^o8& GH  
{ /m8&E*+T1  
    cbbMediaType.Item.Add(key); K yDPD'  
} \KkAU6  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; \><v1x>;  
} gbjql+Mx+  
|s, Add:S  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: j[Oh>yG  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /<)kI(gf  
{ Mo0pN\A}h  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 9 M!U@>  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); K%3{a=1  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; <iN xtD0  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, +uB.)wr  
factoryDllName).Unwrap(); }<mK79m  
IMedia media = factory.CreateMedia(); mecm,xwm  
media.Play(); 5sguv^;C5  
} +d JLT}I8M  
6 u}c543  
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。 _OvIi~KW+  
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: qTrb)95  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 1Gh3o}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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