面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) gzat!>*
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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。 MXEI/mDYK
一、传统过程化设计思想
qbS6#7D
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: kn$_X4^?
public class MediaPlayer Ck%if
{ sSGXd=":
private void PlayMp3() 52#6uBe
{ s]kzXzRC?
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); %3t;[$n#
} A! HJ
w >2G@
private void PlayWav() ao .vB']T
{ 6~W@$SP,F
MessageBox.Show("Play the wav file."); QE)zH)(
} Y[R>?w
>!']w{G
public void Play(string audioType) VEIct{
{ w3>11bE
switch (audioType.ToLower()) &^HVuYa.0
{ L'aB/5_%
case ("mp3"): lic-68T
PlayMp3(); oCI\yp@a
break; ^_P?EJ,)`
case ("wav"): ]a~sJz!
PlayWav(); fvi0gE@bd
break; k[a<KbS
} :p]e4|R
} i(cKg&+ktd
} VzHrKI
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。 0}`-vOLd-
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。 ;A7JX:*?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! Ng
W"w h
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。 ?{`7W>G
二、面向对象设计思想 eQ8t.~5;-
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{U_P&
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: %3#C0%{x
public class MP3 T=M##`jP%
{ `G`R|B
public void Play() Y2.zT6i
{ X_@|+d
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); qT5"r488
} >8OY6wb
} u)o-H!a
Cfd* Q
public class WAV D^.
c:
{ URbB2
Bi
public void Play() *xsBFCRU
{ `t)9u^[<(
MessageBox.Show("Play the wav file."); v)_FiY QQ6
} c};%VB
} },JJ!3
#m?)XB^_
Public class MediaPlayer /P TRe5-7
{ BYM6cp+S
switch (audioType.ToLower()) {en'8kS
{ $,, PF/N8c
case ("mp3"): >JS^yVk
MP3 m = new MP3(); 8Ala31
m.Play(); u4SL:IH{D
break; C]5 kQ1Og
case ("wav"): j"h/v7~
WAV w = new WAV(); ;zD4#7=
w.Play(); lbIPtu
break; s*yl&El/
} LAxN?ok9gD
} 6Nn+7z<*&z
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。 B^P&+,\[}
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) EXVZ?NG
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。 LPJ7V`!k
public class AudioMedia 04;s@\yX4
{ ^-k"gLg
public void Play() !a F~5P7%
{ MAFdJ+n#
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); @g5y_G{SP
} /ugyUpyg
} 0,ryy,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)。 ~d]v{<3
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: pl&nr7\
public abstract class AudioMedia ~r8<|$;
{ =#W:z.w
public abstract void Play(); Sf*v#?
} bT2G
G
a,RCK~GR
public class MP3:AudioMedia rn*'[i?
{ s~ 8g
public override void Play() zQY ,}a
{ \M\7k5$
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); %CiF;wJ
} $ -1ajSVJ
} kpn|C 9r
e~lFjr]
public class WAV:AudioMedia CipDeqau2
{ Ju47} t%HB
public override void Play() 63u%=-T%a
{ B0Wf$
s^7t
MessageBox.Show("Play the wav file."); BkXv4|UE
} >tcEx(
} 8~C}0H
xE<H@@w
public class MediaPlayer tf6m.
{ gE\ ^ vaB
//根据需要完成任务的单向分派 d|NW&PG
public void Play(AudioMedia media) K& ^qn&
{ a`w=0]1&*
media.Play(); (?1$
} 9#:nlu9
} JL87a^ro
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)。 ]z^jz#>um&
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。 Y`ip.Nx
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: o-RZwufZ`
public abstract class VideoMedia m6e(Xk,)
{ '69)m~B0a
public abstract void Play(); ;
D<k
} ]w6F%d
u?72]?SM
public class RM:VideoMedia $GRw k>N
{ Hl8-q!
public override void Play() mnM]@8^G
{ j? BL8E'
MessageBox.Show("Play the rm file."); {k.:DH)
} D|ze0A@
} aF?_V!#cT
PM84Z@Y
public class MPEG:VideoMedia mU4(MjP?
{ *x2!N$b
public override void Play() }XBF#BN
{ C%yH}T\s
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); e x Z/
} )b1hF
} ?Sh]kJO
|"LHo
H
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。 q&@s/k
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: r[Pp[g-J
2K>1,[ C'Z
public interface IMedia RM_%u=jC
{ $;Fx Zkp
void Play(); fphCQO^#vW
} Iz+%wAZ|B6
a+LK~mC*
public abstract class AudioMedia:IMedia PzKTEYJL
{ %^lD
public abstract void Play(); FA-cTF[,(
} :&
Dv!z
~|=D.}#$
public abstract class VideoMedia:IMedia l3b=8yn.
{ +g?uvXC&
public abstract void Play(); Gz{%Z$A~o
} <1I4JPh>x
Fvk=6$d2
这样再更改MediaPlayer类的代码: ddN(L`nd
public class MediaPlayer ?QffSSj[s
{ K.QSt
public void Play(IMedia media) 4$VDJ
{ =|AYT6z,
media.Play(); 9cB+x`+Lu
} <MJU:m$3
} _s@PL59,
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 <Mvniz
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 6ZE`'pk<
现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 \ejHM}w3,
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) T=YVG@fm?
{ fmK~?
IMedia media = null; O'98OH+u
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) E'4Psx9: =
{ b|.Cqsb
case ("mp3"): ^=^\=9"
b
media = new MP3(); k F^4kCJ@
break; vW eg1
//其它类型略; \;MP|:{pU
case ("rm"): }.045 Wuu
media = new RM(); bj@sci(1?
break; RN 4?]8
//其它类型略; >z%YKdq
} P`@Rt
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); o#6QwbU25
player.Play(media);
tgG
8pL
} 8>WA5:]v
IH=$
wc
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 |*JMPg?zI
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。 2F*>&n&Db7
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。 z4_B/Q
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。 8<}=f4vUj5
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: eEBNO*2
public interface IMediaFactory <vWP_yy
{ c=+%][21
IMedia CreateMedia(); (U#,;
} /UK?&+1qE
vC>2%Zgf-
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: v)*MgfS
public class MP3Factory:IMediaFactory /7"V~c6
{ tf 7HhOCYX
public IMedia CreateMedia() >6yQuB
{ py7Zh%k
return new MP3(); YK{J"Kof
} RuYIG?J=/
} ZqrS]i@$
//其它工厂略; 6bUP]^d
_+9i
public class RMFactory:IMediaFactory 4vi?9MPz
{ R98YGW_
dT
public IMedia CreateMedia() 'kj
q C
{ ds+K7B$
return new RM(); V0{#q/q
} Drtg7v{@\
} @`
Pn<_L
//其它工厂略; ,N:^4A
bC+ZR{M
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。 \^,Jh|T
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:
y
_ap T<P
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /9kxDbj
{ Bj4c_YBte
IMediaFactory factory = null; 8K9HFT@yV
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) \y?*} L
{ |DW^bv
//音频媒体 yLLA:5Q1
case ("mp3"): Zs/-/C|
factory = new MP3Factory(); Pi=FnS
break; $/
"+t.ir3
//视频媒体 A@|Z^T:
case ("rm"): pSC{0Y$g
factory = new RMFactory(); "2%R?
break; $]#8D>E&