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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) *qy \%A  
,.>9$(s  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 C9sU^ ]#F  
一、传统过程化设计思想 Vb\g49\o/  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: 2a eH^:u  
public class MediaPlayer /}8Au$nA  
{   ,.cR@5qI  
private void PlayMp3() &um++ \  
{ UNa "\  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 1J"I.  
} Zja3HGL  
AG=PbY9  
private void PlayWav() 0P9\;!Y  
{ 8T T#b?d  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Cd 2<r6i  
} ;Jg$C~3tf  
`@],J  
public void Play(string audioType) v#%rjml[  
{   <KU 0K  
  switch (audioType.ToLower()) hQm=9gS  
  { 0't)-Pj+,  
    case ("mp3"): [07E-TT2U  
    PlayMp3(); zdrP56rzZ  
    break; D5@=#/?*  
    case ("wav"): ^]R_t@  
    PlayWav(); VPYLDg.'  
    break;       aO&{.DO2  
  }   A_wf_.l4h  
} RdWn =;  
} KYm8|]'g  
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。 s0f+AS|}  
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。 y 2> 93m  
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! -6kX?sNl)X  
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。 D5P-$1KPt  
二、面向对象设计思想 jc9C|r  
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! *pa hZiO  
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: :p/=KI_  
public class MP3 } u;{38~  
{ oOpEpQ}}q  
public void Play() M*gvYo  
{ ue@/o,C>  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 9S@x  
} scH61Y8`  
} /g{*px|  
20|_wAA5  
public class WAV !<:Cd(bM  
{ XKky-LeJ  
public void Play() IeYNTk &<  
{ 49=pB,H;H  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); l%"DeRp,/  
} hHJvLs>^  
} p7Wt(A  
}vZf&ib-   
Public class MediaPlayer -J+1V{  
{ q=5aHH% |  
  switch (audioType.ToLower()) +\Jo^\  
  { ) Su>8f[?e  
    case ("mp3"): `D[O\ VE  
        MP3 m = new MP3(); IdAh)#) 7  
    m.Play(); m_/U  t  
    break; ,FzkGB#  
    case ("wav"): r4SwvxhG  
    WAV w = new WAV(); N)g_LL>^  
w.Play(); L.'61ZU  
    break;       \{ EVRRXn  
  } gPk,nB  
}   azv173XZ  
  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。 )v_Wn[Y.H  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) T"vf   
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。 wz`% ( \  
public class AudioMedia piM4grg \  
{ #wIWh^^ Zy  
public void Play() u>lt}0  
{ g ,JfT^  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); \[3~*eX6  
} h6D4CT  
} md+pS"8o;  
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)。 yor'"6)i  
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: "D.<~!  
public abstract class AudioMedia Sz Mh  
{ ]Wkgpfd56  
public abstract void Play(); 5`p9Xo>)yW  
} yR>P  
1(BLdP3&  
public class MP3:AudioMedia g]vB\5uA:  
{  N~$>| gn  
public override void Play() 5HOl~E  
{ L'{W|Xb+  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); c<|y/n  
} 0o>C, `  
} {FvFah  
]?VVwft  
public class WAV:AudioMedia ~#)hqU'  
{ b:F;6X0~Hl  
public override void Play() PEvY3F}_rh  
{ +S4>}2N33  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); tI{]&dev  
} NRtH?&7  
} r=n{3o+  
1 7 KQ  
public class MediaPlayer 7o+L  
{   h<%$?h+}  
  //根据需要完成任务的单向分派 4u}Cki,vOK  
public void Play(AudioMedia media) >b2!&dm  
{   e1W9"&4>G{  
  media.Play(); ]`$yY5&W0  
} n%F _ 3`  
} ,K,st+s|  
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)。 s>6h]H  
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。 HN5661;8  
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: ;"Gy5  
public abstract class VideoMedia O ixqou  
{ {4 Yx h8  
public abstract void Play(); Bz }nP9  
} %9>w|%+;U+  
$t%IJT  
public class RM:VideoMedia M5WB.L[@ q  
{ 2@tnOs(*  
public override void Play() 9k;,WU(K<  
{ Jd7chIK  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); M99ku'  
} 6m?<"y8]  
} XF(D%ygeC  
 =Iop  
public class MPEG:VideoMedia |-V:#1wR.]  
{ &233QRYM  
public override void Play() M6p\QKi  
{ 9 o,` peH  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); jaEe$2F2  
} bI ;I<Qa  
} MBt\"b#t  
&'fER-  
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。 pSlc (M>  
  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: Y_[7q<L  
Im~DK  
public interface IMedia y-E'Y=j  
{ gV.?Myy  
void Play(); ^ l#6Es  
} GV0@We~  
w|&lRo@1  
public abstract class AudioMedia:IMedia i+O7,"(@  
{  'l5  
public abstract void Play(); r&8aB85  
} nBk&+SN  
EF<TU.)Zf  
public abstract class VideoMedia:IMedia kfnh1|D=aY  
{ Qq:}Z7 H  
public abstract void Play(); Q$5 t~*$`  
} 0~U%csPHt  
=?C <@  
这样再更改MediaPlayer类的代码: k( 0;>)<i  
public class MediaPlayer nRBS&&V  
{   6,YoP|@0  
public void Play(IMedia media) 3 zh:~w_  
{   :8@)W<>%  
  media.Play(); a^l)vh{+  
}  p[P# !  
} f>6{tI 5X  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 SWzqCF  
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}a`|Nbk  
  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。 A4f"v)vM  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) @Pcgm"H<  
{ dGk"`/@  
IMedia media = null; GPLop/6   
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) |j0_^:2r=  
{ ~B{08%|oK  
  case ("mp3"): 7<WUj K|  
    media = new MP3(); A2gFY}  
    break; EY"of[p  
        //其它类型略; zp8x/,gwF  
  case ("rm"): 0+iRgnd9?  
    media = new RM(); #,z-Pj?O!  
    break;   +m./RlQ{  
  //其它类型略; jz" >Kh.}  
} wuXQa wo  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); H8w[{'Mei  
player.Play(media); R*bx&..<  
} sPQj B[  
[z!m  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 r2#G|/=@  
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。 lUjZ=3"'  
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。 L~PiDQr?r  
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。 {g nl6+j  
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: QP\:wi  
public interface IMediaFactory GY?u+|Q  
{ ~v(c9I)  
IMedia CreateMedia(); 5!A:xV]6]  
} k9*UBx  
/#vt \I<x  
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: VX&g[5zr  
public class MP3Factory:IMediaFactory 6Tmz!E0  
{ 9 RDs`>v  
public IMedia CreateMedia() {v'eP[  
{ E pF9&)  
  return new MP3(); % WDTnEm  
} Nsh/  
} *e [*  
//其它工厂略; h^rG5Q  
@cIYS%iZ  
public class RMFactory:IMediaFactory (.=Y_g.  
{ >8{w0hh;  
public IMedia CreateMedia() C<teZz8/w  
{ fSd|6iFH  
  return new RM(); \h'7[vkr  
} =b*GV6b  
} h'S0XU ;  
//其它工厂略; T P#Ncqh  
?J2A.x5` a  
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。 \LJ!X3TZ  
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: @#hQ0F8  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) %'WC7s  
{ qery|0W  
IMediaFactory factory = null; (pCHj'  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) pmBN?<  
{ w!<e#Z]3b  
  //音频媒体 !x-__[#  
  case ("mp3"): 3M?O(oO  
    factory = new MP3Factory(); %1p-DX6  
    break; <m\Y$Wv  
  //视频媒体 xkFa  
case ("rm"): u:J( 0re  
    factory = new RMFactory(); Ju#j%!  
    break;   lS Y "  
  //其他类型略; HgW!Q(*  
} j7E;\AZ^  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); vKW!;U9~P  
player.Play(factory.CreateMedia()); e~gNGr]L/  
} ^`#7(S)a/  
b0'}BMJ  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 q 1xSylE  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: ;iYCeL(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) *J^FV^E``  
{ 3}V (8  
IMediaFactory factory = null; T\.~!Q  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) +fY@q ,`  
{     MPnMLUB$\  
  case ("mp3"): *PlKl_nP6  
    factory = new MP3Factory(); :j~4mb?$  
    break; ;Egl8Vhr  
    //其他类型略; 6I(Y<LZ5  
  case ("rm"): KW'nW  
    factory = new RMFactory(); ,5<AV K-#Q  
    break;   `vzMuL;  
  //其他类型略; +pSo(e(  
} !otseI!!/  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 7_3 PM 3C  
media.Play(); 8>j&) @q  
} oMAUR "  
ylos6]zS8  
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。 GKEOjaE  
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。 z l`m1k-X  
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。 ;yqHt!N  
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: sK W~+ ]  
{9;-5@b  
<appSettings> tkm@&e=e%  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> E3p$^['vx  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> whe%o  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> eK(k;$4\^Y  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> c]1AM)xo  
</appSettings> l #C<bDw  
1F>8#+B/W  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: wKdWE`|y  
private void InitMediaType() 6K7lQ!#}Q  
{ h3E}Sa(MQ:  
cbbMediaType.Items.Clear(); lGK7XAx,  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys)  7Oe$Ou  
{ eQyc<  
    cbbMediaType.Item.Add(key); SN")u  
} ^& *;]S`  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; \c{sG\ >  
} oH4zW5  
\H>Psv{  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: MV3K'<Y  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) kz}Bc F  
{ ~G8l1dD  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); s+_8U}R  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); z|],s]F>G  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; R f)|p;  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, XySkm2y  
factoryDllName).Unwrap(); (qR;6l  
IMedia media = factory.CreateMedia(); \;_tXb}F  
media.Play(); L;g2ZoqIr0  
} @ g`|ob]9  
)(.g~Q:  
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。 {4SaS v^/  
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: z^*g 2J,  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 @N[<<k7g  
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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