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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) t G]N*%@  
)qbI{^_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。 A)OdQFet(  
一、传统过程化设计思想 fG<Dhz@  
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: ~q{\;  
public class MediaPlayer !K!)S^^Po?  
{   -_s%8l^  
private void PlayMp3() DD2adu^  
{ )i&%cyZw  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); \'[3^/('  
} s;s0}Td_1  
)r=9]0=  
private void PlayWav() "P MO  
{ :b"= KQ  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); M#ZT2~+CT  
} M#`{>R|  
<sa #|Y$  
public void Play(string audioType) yU*u  
{   % =y;L:S\p  
  switch (audioType.ToLower()) YFG-U-t3  
  { T]^?l  
    case ("mp3"): N"S3N)wgd  
    PlayMp3();  dFzYOG1  
    break; T&]Na  
    case ("wav"): TS1pR"6l  
    PlayWav(); Y^4q9?2G  
    break;       0%/,>IR>r  
  }   |4=ihB9+  
} gRHtgR)T3  
} n4Vwao/9x  
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。  64SW  
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。 H4W1\u  
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! aUA cR W  
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。 D2{L=  
二、面向对象设计思想 2v4W6R  
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! SBC~QD>L+  
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: ?fB5t;~E  
public class MP3 Xj%,xm>}!u  
{ 5Wo5 n7o  
public void Play() YDW|-HIF  
{ jg?bf/$s  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); s} s|~  
} k<!<<,Z  
} (9E( Q*J5x  
/ HL_$g<  
public class WAV nMkOUW:T!  
{ { yTpRQN~  
public void Play() ]{<saAmJC  
{ TopHE  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); w"1 x=+  
} 7aV$YuL)X~  
} aFyh,  
,}KwP*:Z  
Public class MediaPlayer -U7,k\g  
{ k; ;viT  
  switch (audioType.ToLower()) fSbS(a  
  { '(tj[&aL  
    case ("mp3"): @`6}`k  
        MP3 m = new MP3(); .wP/ai>}  
    m.Play();  e#1.T  
    break; alV dQfu  
    case ("wav"): 3EI]bmi~  
    WAV w = new WAV(); S.1( 3j*  
w.Play(); 7H4L-J3  
    break;       P:qz2Hw  
  } nX)f'[ 7  
}    >9{zQf!  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 pziq0  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) RB IOdz  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 lirNYJ]tO  
public class AudioMedia !W~QT}  
{ ,[Ag~.T  
public void Play() 1& |  
{ P8<hvMF  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ~}K{e  
} 5?w.rcN[j  
} ;I+H>$%jZ  
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)。 vTHq)C.7G  
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: !3@{U@*Z]  
public abstract class AudioMedia v$;@0t:;#  
{ Je 31".  
public abstract void Play(); lY8`5Uz  
} g>yry}>04%  
/9Z!p  
public class MP3:AudioMedia M1EOnq4-  
{ #~S>K3(  
public override void Play() -R:X<eb  
{ "b`7[;a  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Y[@0qc3UO  
} jQ|:I7y  
} e?P%wqB  
}3J=DCtS  
public class WAV:AudioMedia C B/r]+4  
{ eVx~n(m!}  
public override void Play() Y.NE^Vn0  
{ dZDK7UL  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 85D? dgV  
} ^&MK42,\  
} >Mw'eQ0(y  
}vY.EEy!  
public class MediaPlayer t!:)L+$3  
{   o0l7 4  
  //根据需要完成任务的单向分派 <aXoB*Y  
public void Play(AudioMedia media) C `6S}f,  
{   Mb.4J2F?  
  media.Play(); H{%H^t>  
} T pD;  
} WL1\y|  
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)。 $ser+Jt=  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 ceG&,a$\  
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? r^V2+j  
public abstract class VideoMedia 'g hys1H  
{ VX!hv`E  
public abstract void Play(); :BD>yOlG  
} /tZ0 |B(  
-?z\5 z  
public class RM:VideoMedia ]Jn2Ra"j  
{ JD*8@N  
public override void Play() N 2Ssf$  
{ ,56;4)cv  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); WqQU@sA  
} $UC{"0  
} MMd.0JuaO  
`XgFga)  
public class MPEG:VideoMedia B`1kGEx .  
{ M)O [j}N  
public override void Play() 6.19g'{sB  
{ 1qZG`Vz  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); NO4Z"3Pd_  
} S/7l/DFb  
} pV=@sz,G  
0>FE%  
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。 Y{+3}drJE  
  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: *)D1!R<\,R  
:j,}{)5=  
public interface IMedia $DE&J4K  
{ Y[um|M315  
void Play(); `{o$F ::(  
} RG}}Oh="v  
,H{={aln  
public abstract class AudioMedia:IMedia d}+W"j;  
{ QNpu TZn#Q  
public abstract void Play(); bLlH//ZRH  
} (NaK3_  
"V}qf3 qU  
public abstract class VideoMedia:IMedia J@Yj\9U  
{ 4K7{f+T  
public abstract void Play(); cz(G]{N  
} 2Wl{Br.  
wE6A 7\k%  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 328L)BmW  
public class MediaPlayer V|: qow:F  
{   Z&Pu8zG /m  
public void Play(IMedia media) hKN6y%  
{   z_n \5.  
  media.Play(); D/:3R ZF  
} no&-YktP}  
} YtYy zX5u7  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 th 2<o5  
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。 b-%l-u  
  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。 u"Y]P*[k  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 8,*3zVk-  
{ Q0>q:aj\  
IMedia media = null; 'RLOV  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) CXAVGO'xw  
{ |}Ph"g2D,  
  case ("mp3"): &,MFB  
    media = new MP3(); m\-PU z&C  
    break; s)w9%  
        //其它类型略; X<euD9?  
  case ("rm"): mb{q(WEPP  
    media = new RM(); YgimJsm  
    break;   ~ffwLgu!  
  //其它类型略; Mudrg[@ `  
} JA6";fl;  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); :<utq|#s  
player.Play(media); IU9, (E  
} "+h/-2rA  
E9$H nj+m  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 B*79qq  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 C6^j#rl  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 5[R?iSGL1  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 MLS;SCl  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: u)~s4tP4  
public interface IMediaFactory ab4LTF|  
{ !y*oF{RZ  
IMedia CreateMedia(); U^?= 0+  
} J?D\$u:  
1;&T^Gdj  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: nk/vGa4  
public class MP3Factory:IMediaFactory D=&K&6rr  
{ ?,XC =}  
public IMedia CreateMedia() S#2[%o  
{ 2w4MJ,Uw  
  return new MP3(); ri+U0[e3  
} vr4S9`,  
} Ue7 6py9  
//其它工厂略; [:B*6FXMN~  
88o:NJ}_  
public class RMFactory:IMediaFactory m UgRm]  
{ XTo8,'UaP  
public IMedia CreateMedia() E {>`MNj  
{ GV6mzD@ <  
  return new RM(); q-IWRb0j%a  
} v8'5pLt"  
} >S.91!x  
//其它工厂略; =x H~ww (D  
2C1+_IL   
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 *Hunp Y  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: \ja `c)x  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) GYoseqZM  
{ .'lN4x  
IMediaFactory factory = null; &HL{LnLP@/  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) #ZTLrq5b  
{ _]o5R7[MQ  
  //音频媒体 rBfg*r`)  
  case ("mp3"): GAp!nix6h  
    factory = new MP3Factory(); LdEE+"Jw  
    break; #U@| J}a  
  //视频媒体 VQ<5%+  
case ("rm"): VGZ6  
    factory = new RMFactory(); qd(hQsfqYU  
    break;   |M E{gy`5  
  //其他类型略; w1i?# !|  
} )eR$:uO  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); @q)E=G1<o0  
player.Play(factory.CreateMedia()); y<M]dd$  
} :hP58 }Q$  
q%S8\bt  
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。 h8.FX-0& =  
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: eP= j.$  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) _}ele+  
{ {D,RU8&  
IMediaFactory factory = null; l%<c6;  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 6LM9e0oxy  
{     9v~5qv;  
  case ("mp3"): 8 u:2,l  
    factory = new MP3Factory(); 61:9(*4~!F  
    break; C3.=GRg~l  
    //其他类型略; |Fp'/~|w2d  
  case ("rm"): wd+O5Lr.R  
    factory = new RMFactory(); .bfST.OA  
    break;   H,|YLKg-|  
  //其他类型略; b:Dg}  
} / O)6iJ  
IMedia media = factory.CreateMedia(); >{XScxaB`  
media.Play(); !Uy>eji}  
} e1 ^l.>2d6  
uV77E*+7\  
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。 +c?ie4   
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。 7K:FeW'N  
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。 -tyaE  
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: r*Z_+a8  
? s4oDi|:  
<appSettings> <Uwwux<v  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> U>A6eWhH  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ImHU:iR[J-  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> r|-J8s#  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ^ItAW$T]F  
</appSettings> hr~.Lj5^W  
+WL  D  
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: $5L(gn[  
private void InitMediaType() 'tuBuYD\  
{ ^c'f<<z|7r  
cbbMediaType.Items.Clear(); $W,zO|-  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) -'ZxN'*%  
{ V16%Ne  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 61,O%lV  
} O 6]u!NqG  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ]_ #SAhOR)  
} {AgBwBCE  
^A#x<J+  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: !gJzg*{u@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) T#r=<YH[C  
{ {(0Id!  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); +XQP jg  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); tqhh<u;  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; -TZ^~s  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, "XB4yExy  
factoryDllName).Unwrap(); w%2ziwgh  
IMedia media = factory.CreateMedia(); d?}hCo=/Xq  
media.Play(); #ovM(Mld  
} xVTo4-[p  
2Fq=jOA)z$  
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。 A^L?_\e6  
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: uMpl#N p  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ay-9c2E  
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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