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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) W2F +^  
 fW5" 4,  
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。 !7mvyc!'!  
一、传统过程化设计思想 k\+y4F8$x  
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: u@=+#q~/P  
public class MediaPlayer Q*09 E  
{   _XY`UZ  
private void PlayMp3() <K DH  
{ u_}`y1Xu#  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); S.Wh4kMUe  
} HQ|o%9~  
^Txu ~r0@  
private void PlayWav() xUiWiOihr6  
{ Qfkh0DX B  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); (aDb^(]>  
} n=<NFkeX  
|dl0B26x  
public void Play(string audioType) "t (1tWO1o  
{   LaIW,+  
  switch (audioType.ToLower()) + AcKB82  
  { ?o(ZTlT  
    case ("mp3"): eD*?q7  
    PlayMp3(); _" ?c9  
    break; z9k*1:  
    case ("wav"): b"ol\&1 #  
    PlayWav(); msA' 5>  
    break;       ShL1'Z} ^{  
  }   PtVo7zO ye  
} '2Q.~6   
} SWNU1x{,c\  
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。 3o+KP[A  
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。 L?=#*4t  
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! Hk<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。 d'N(w7-Y  
二、面向对象设计思想 fs2m N1  
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! XPHQAo[(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: itqQ)\W  
public class MP3 GN:Ru|n  
{ 88Fb1!a5Z  
public void Play() S+.21,  
{ e={k.y }x}  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 7.wR"1p#  
} wFK:Dp_^  
} JDC=J(B  
$l#v/(uFa  
public class WAV c&E*KfOG  
{ bn0"M+7)f  
public void Play() /#-,R,Q  
{ A5CdLwk  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); jGO9n  
} {c v;w  
} /_NkB$&  
fkdf~Vb  
Public class MediaPlayer 33=Mm/<m$P  
{ x2 w8zT6M  
  switch (audioType.ToLower()) <MPeh&_3#  
  { /HB+ami,  
    case ("mp3"): (\Rwf}gyR  
        MP3 m = new MP3(); R(M}0JRm  
    m.Play(); IV)^;i  
    break; bin6i2b  
    case ("wav"): ]*bAF^8i  
    WAV w = new WAV(); GwgFi@itN  
w.Play(); k-{yu8*';  
    break;       #=X)Jx~  
  } ShC_hi  
}   #^5a\XJb  
  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。 :~\LOKf  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) [NQmL=l  
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。 9T8|y]0F  
public class AudioMedia B1|?RfCe  
{ Qy4X#wgD  
public void Play() 8B}'\e4i  
{ !a' K &  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); yr FZ~r@-  
} *D\0.K,o  
} ]XmQ]Yit  
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)。 whV&qe;sw  
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: 6P0y-%[Gk  
public abstract class AudioMedia c Dfx)sL  
{ 2~vo+ng  
public abstract void Play(); <\>+~p,  
} @)9REA(U  
\9046An  
public class MP3:AudioMedia m,\i  
{ x^zdTMNhw  
public override void Play() I)[`ZVAXR  
{ W\HLal  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ;l$9gD>R  
} "4 'kb  
} [<_"`$sm=  
MB1sQReOO  
public class WAV:AudioMedia }16&1@8  
{ l*$WX=h6n  
public override void Play() \eEds:Hg  
{ WLE%d]'%M  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 5i^`vmK  
} `2>XH:+7F  
}  `>%-  
\|v`l{  
public class MediaPlayer V@B7 P{gH  
{   \s,Iz[0Vfz  
  //根据需要完成任务的单向分派 7@FDBjq  
public void Play(AudioMedia media) 3}08RU7[!  
{   )\8URc|J  
  media.Play(); yPSVwe|g  
} 66/Z\H^d  
} x:p}w[WM  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 DP|TIt,Rl  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。  ,Qat  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: ,o BlJvm  
public abstract class VideoMedia : aHcPc:  
{ DLU[<! C  
public abstract void Play(); VK9Q?nu  
} 5(423"(y  
Ud$Q0m&  
public class RM:VideoMedia Tj Mb>w9  
{ DG3[^B  
public override void Play() D`en%Lf!m  
{ _8al  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); +-U@0&Y3M  
} pQqbZ3]  
} a|U}Ammr  
I=U+GY:  
public class MPEG:VideoMedia ]y.R g{iv  
{ VF\{ra;  
public override void Play() oBb?"2~9  
{ 4 ^4d9?c  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); h iAxh Y  
} mU>&ql?e  
} AU/#b(mI  
itw{;j   
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。 )^&,Dj   
  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: Jff 79)f  
Bw6L;Vu  
public interface IMedia ;xhOj<:  
{ `ovgWv  
void Play(); \N?7WQ  
} 5qC:yI  
}X.>4\B5  
public abstract class AudioMedia:IMedia L1rwIOgq^  
{ `{DG;J03[  
public abstract void Play(); yji>*XG  
} c!mG1lwD.  
"@4ghot t  
public abstract class VideoMedia:IMedia &2Q*1YXj  
{ b"Zq0M0 l  
public abstract void Play(); s_xV-C#q@  
} J,RDTXqn  
!I~C0u  
这样再更改MediaPlayer类的代码: #VO.%H}i  
public class MediaPlayer Ey'J]KVW  
{   s1{[{L3  
public void Play(IMedia media) un6cD$cHr  
{   `%oIRuYG]j  
  media.Play(); _AprkI_  
} mGO>""<:  
} aV<^IxE;  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 xHHV=M2l(s  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 &-=K:;x  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 `os8;`G  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {8 N=WZ  
{ <~N%W#z/  
IMedia media = null; Vg{Zv4+t  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) p!}ZdX[u  
{ mW~P!7]  
  case ("mp3"): U_l7CCK +  
    media = new MP3(); pr$~8e=c  
    break; D;jK/2  
        //其它类型略; :&9TW]*g  
  case ("rm"): Ge^Qar  
    media = new RM(); @ ICb Kg:  
    break;   f|#8qiUS  
  //其它类型略; Fom>'g*  
} ]rnXNn;  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); I(n }<)eF  
player.Play(media); J,(7.+`~#  
} 0aogBg_@K  
3"Yif  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 0yz~W(tsm  
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。 BRa{\R^I  
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。 9_UN.]  
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。 k1#5nYN.  
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: ljVIE/iq  
public interface IMediaFactory =e{.yggE  
{ nkRK +~>  
IMedia CreateMedia(); E?cZ bn*>`  
} L<=)@7  
(UGol[f<  
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: vOe0}cR  
public class MP3Factory:IMediaFactory =*O=E@]  
{ 84^[/d;!  
public IMedia CreateMedia() E M Q4yK  
{ ZE rdt:w  
  return new MP3(); CU$)QH{  
} e #M iaX  
} +I@cO&CY|  
//其它工厂略; iDw.i"b  
&\^rQi/tf  
public class RMFactory:IMediaFactory %'0&ElQ  
{ Xu6K%]i^  
public IMedia CreateMedia() O,|\"b1(  
{ 3cixQzb}u  
  return new RM(); ?mU\ N0o  
} 3;l"=#5  
} M|8 3HTJ  
//其它工厂略; W Y:s gG  
('4wXD]C  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 h55>{)(E  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: MwAJ(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 8teJ*sz  
{ .YR8v1Cp  
IMediaFactory factory = null; Za%LAyT_s  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 6,+nRiZ  
{ *ik/p  
  //音频媒体 #tDW!Xv?  
  case ("mp3"): C ) ?uE'  
    factory = new MP3Factory(); Kt6>L5:94  
    break; c`jDW S  
  //视频媒体 % O%xpSYr  
case ("rm"): YB5dnS"n  
    factory = new RMFactory(); Ri @`a  
    break;   J633uH}}  
  //其他类型略; NR3`M?Hjf  
} =9$mbn r  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); >f$NzJ}  
player.Play(factory.CreateMedia()); 9Ejyg*  
} b\giJ1NJB  
R=M!e<'  
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。 CGZ^hoh/  
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: "!KpXBc,>  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 56{I`QjX  
{ 74f9|~%  
IMediaFactory factory = null; LT_iS^&1  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) * t!r@k  
{     vv+J0f^  
  case ("mp3"): wf9z"B  
    factory = new MP3Factory(); $r79n-  
    break; /oL8;:m  
    //其他类型略; y@;%Uv&  
  case ("rm"): O('Nn]wo~9  
    factory = new RMFactory(); 9M'DC^x*T  
    break;   9/kXc4  
  //其他类型略; )yj:PY]  
} qyyq&  
IMedia media = factory.CreateMedia(); J@]k%h  
media.Play(); w4%AJmt  
} {Uq:Xw   
,S!w'0k|n  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 CW`!}yu%  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 f Iy]/  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 2d`c!  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: @;Y~frT  
_u5dC   
<appSettings> 2f,2rW^i  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> %Q~CB7ILK  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> Vz"u>BP3~  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> K)N0,Qwu  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> |[1D$Qv  
</appSettings> @cv{rr  
T)SbHp Y  
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: &&7r+.Y  
private void InitMediaType() Oy_c  
{ f*fE};  
cbbMediaType.Items.Clear(); &HDP!SLS  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) LchnBtjn  
{ &tE.6^F  
    cbbMediaType.Item.Add(key); >|*yh~  
} 'jjb[{g^}}  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0;  CdZ BG  
} v\%G|8+]  
?WFh',`:  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: | vu>;*K  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 8l>CR#%@C  
{ ' ~Q2!F  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); YI@Fhr &NU  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString();  &`Ck  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; X?o( b/F -  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, OYmi?y\  
factoryDllName).Unwrap(); 8)wt$b  
IMedia media = factory.CreateMedia(); hfrnxeM#~  
media.Play(); C@gXT]Q 0}  
}  +sZUJ  
=yXs?y"  
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。 Zj VWxQ  
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: L1 #Ij#  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 bx}fj#J]En  
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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