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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) >fW+AEt\JB  
SJso'6 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。 K-N]h  
一、传统过程化设计思想 A9NOeE  
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: "bv,I-\  
public class MediaPlayer =1%zI%  
{   d/"gq}NT  
private void PlayMp3() R>Z,TQU  
{ +s#S{b  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); aS c#&{  
} A@9U;8k  
&*Q|d*CP  
private void PlayWav() rhlW  
{ 8<wtf]x  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); lCM6T;2ID  
} 9O(i+fM  
g(ZeFOn  
public void Play(string audioType) c#]'#+aH  
{   2U-#0,ll]  
  switch (audioType.ToLower()) ls8olLM>  
  { Y\ #.EVz  
    case ("mp3"): ;u4@iN}p  
    PlayMp3(); K,`).YK  
    break; IKNFYe[9e  
    case ("wav"): Jnh;;<  
    PlayWav(); =;~%L  
    break;       0"wbcAh)  
  }   "Nk=g~|  
} F'$9en2I:  
} M=" WUe_  
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。 > gA %MT  
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。 )R [@G.  
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! q/W{PBb-2k  
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。 hP'~  
二、面向对象设计思想 |G`4"``]k  
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! *7:u-}c!  
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: [TiT ff&LV  
public class MP3 >Hd~Ca>  
{ 3{N p 9y.  
public void Play() rf1wS*uU+  
{ (%ri#r  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); T U"K#V&u  
} ,d9%Ce.$2  
} 1C5kS[!  
')1}#V/I  
public class WAV r| 6S  
{ ~pX(w!^  
public void Play() /iuUUCk  
{ 3iwoMrp  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); nzQYn  
} u8{@PlS  
} `Yo -5h  
_D7HQ  
Public class MediaPlayer MA/"UV&M(  
{ 7Ap~7)z[  
  switch (audioType.ToLower()) Se;?j-  
  { )<]w23i  
    case ("mp3"): 6N)< o ;U  
        MP3 m = new MP3(); aPY>fy^8D  
    m.Play(); ~u~[E  
    break; s= GOB"G  
    case ("wav"): V1CSXY\2  
    WAV w = new WAV(); <'o'H  
w.Play(); %z!d4J75  
    break;       {"gyXDE1  
  } MQbNWUi  
}   ..Uw8u/  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 2]_4&mU  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) pjmGzK  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 ]P}K3tN%]  
public class AudioMedia &bS"N)je  
{ @gu77^='  
public void Play() }jyS\drJ  
{ (to/9OrG  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 0$F _hZU  
} =Nv= Q mO  
} +,{Wcb  
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)。 98b9%Z'2f  
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: Z+`{JE#  
public abstract class AudioMedia 5b{yA~ty  
{ >2/wzsW  
public abstract void Play(); WO+?gu  
} #<WyId(  
5u u2 _B_L  
public class MP3:AudioMedia 3wa<,^kqy  
{ @3expC  
public override void Play() 5.C[)`_  
{ P98X[0&  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); -UD~>s  
} ==e#CSJq  
} X,JWLS J  
0,L$x*Nj5  
public class WAV:AudioMedia H[_uVv;}6  
{ K#6`LL m  
public override void Play() x>8}|ou  
{ Ei?9M^w  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ^]sMy7X0IK  
} esC\R4he  
} 23u1nU[0  
BhE~k?$9  
public class MediaPlayer #1qVFU  
{   D?*sdm9r`  
  //根据需要完成任务的单向分派 wTMHoU*>  
public void Play(AudioMedia media) b0z{"  
{   eB/hyC1  
  media.Play(); W_f"Gk  
} #iqhm,u7D  
} yOn2}Z  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 8NF;k5   
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 ttAVB{kdo  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: beHCEwh  
public abstract class VideoMedia G(|(y=ck  
{ Ek B6- nz  
public abstract void Play(); xn x1`|1u  
} ]\9B?W(#  
OL ]T+6X  
public class RM:VideoMedia `9Q,=D+  
{ 2cX"#."5p  
public override void Play() ?C>VB+X}y  
{ Zh~Lm  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); +O!M>  
} &"j).Ogm4  
} G}?P r4Gj  
,C@hTOT  
public class MPEG:VideoMedia @#ho(_U8  
{ EBL,E:_)  
public override void Play() Z564K7IV  
{ Zxxy1Fl#.[  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); J:-TINeB  
} J%O4IcE  
} kO`3ENN  
k.%W8C<Pa  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 1KIq$lG{ E  
  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: o YI=p3l  
6L6~IXL>  
public interface IMedia -JQg ~1  
{ <sWcS; x  
void Play(); @tv];t  
} 8hdAXWPn  
{@K2WB  
public abstract class AudioMedia:IMedia xMfv&q=k@  
{ b=QGbFf  
public abstract void Play(); 6`5 @E\"E  
} #ZnX6=;X  
x V 1Z&l  
public abstract class VideoMedia:IMedia 3_eml\CY  
{ ?o(X0  
public abstract void Play(); Xx<&6 4W  
} uA/.4 b  
*ZSp9g"Z  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 7%"\DLA  
public class MediaPlayer uSQ>oi]  
{   @Jn:!8U0  
public void Play(IMedia media) w KMk|y>  
{   Y/ac}q  
  media.Play(); 7pI \`*7b  
} LX?r=_\  
} 0*:hm%g  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 }v$=mLy  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 eN?P) ,  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 UE#Ni 5  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) aaD$'Y,<>B  
{ ONe!'a0  
IMedia media = null; e %v4,8  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ${?exnb$  
{ Dx# @D#  
  case ("mp3"): *=0r>]  
    media = new MP3(); QKaj4?p$|S  
    break; ut5!2t$c  
        //其它类型略; 6ewOZ,"j"4  
  case ("rm"): a&c#* 9t{  
    media = new RM(); %FI6\ |`M  
    break;   1 l*(8!_  
  //其它类型略; q {+poV X  
} P$qkb|D,  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); V?J,ab$X#  
player.Play(media);  nIDsCu=A  
} >/`c mNmb  
bq&S?! =s  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 GuY5 % wr  
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。 <w2NJ ~M^  
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。 6.7 Kp  
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。 |{LaZXU&  
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: Y&!]I84]  
public interface IMediaFactory 898wZ{9  
{ 9-iB?a7{.  
IMedia CreateMedia(); E!~2\qKT  
} `8.32@rUB.  
42LXL*-4  
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: utl=O  
public class MP3Factory:IMediaFactory GGL4<P7  
{ wfTv<WG,.E  
public IMedia CreateMedia() ?uX6X'-  
{ v9`B.(Ru  
  return new MP3(); =bg&CZV T  
} Fx:en|g  
} 3a)Q:#okD  
//其它工厂略; /FV6lR!0^  
Tocdh.H|  
public class RMFactory:IMediaFactory "XsY~  
{ 1@z@  
public IMedia CreateMedia() A-Pwi.$  
{ 2 Yd~v|  
  return new RM(); O*/-I pM  
} 4NR5?s  
} fX$4TPy(h  
//其它工厂略; Wk6&TrWlY  
7Z~szD  
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。 :h^UC~[h 3  
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: Ci9wF (<k  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) V;]VwsZ"  
{ u2O^3r G-  
IMediaFactory factory = null; `b`52b\6S  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) c%/&@vs7  
{ C^=gZ 6m  
  //音频媒体 & O\!!1%  
  case ("mp3"): ~(L+4]  
    factory = new MP3Factory(); [K@!JY  
    break; ~)IJE+e>}  
  //视频媒体 'L59\y8H  
case ("rm"): @%G"i:HZ&  
    factory = new RMFactory(); d4h(F,K7V  
    break;   2LH;d`H[0  
  //其他类型略; d*(Bs $De  
} i{[H3p8  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ',s7h"  
player.Play(factory.CreateMedia()); P(nHXVSUE  
} PjZvLK@a9)  
#I~dv{RX  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 PH%gX`N  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: WM )g(i~(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 7:q-NzE\6  
{ Or) c*.|\  
IMediaFactory factory = null; +Qb/:xQu  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) *xTquV$  
{     9,>Y  
  case ("mp3"): HFWm}vA:  
    factory = new MP3Factory(); (wF$"c3'{  
    break; U9sub6w6  
    //其他类型略; 7{F9b0zwk  
  case ("rm"): 7#. PMyK9  
    factory = new RMFactory(); kGiw?~t=%  
    break;   = d.W'q|  
  //其他类型略; A2_3zrE  
} K5rj!*x.o  
IMedia media = factory.CreateMedia(); \1'R}B@;  
media.Play(); I>~BkR+u%o  
} 7:E#c"S q  
"hY^[@7 W  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 [m[~A|S  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 Dx*oSP.qX  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 GJfNO-  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: ^l9 *h  
jV&W[xKa  
<appSettings> 1V$B^/_  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> -"9)c^KVx  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ']e4 !  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Xtnmh)'K~#  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> :?6$}GcW  
</appSettings> v+o3r]Y6  
bJ!f,a'/  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中:  grA L4  
private void InitMediaType() r74w[6(  
{ s(Bi& C\  
cbbMediaType.Items.Clear(); >M85xjXP  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 7gmMqz"z(>  
{ *`'%tp"'+  
    cbbMediaType.Item.Add(key); eG>Fn6G<g  
} IVODR  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Cs=i9.-A  
} Qh%vh ;|^  
jN>UW}?  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Y,}43a0A  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) _'dy$.g  
{ "fd=(& M*l  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ^@"f%3  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); D ,^ U%<`  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; \ jdO,-(  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ZaindX{.1  
factoryDllName).Unwrap(); G)|HFcE  
IMedia media = factory.CreateMedia(); jF85bb$  
media.Play(); tzJtd  
} =H?5fT^  
_tJURk%  
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。 qqre d>K  
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: qZ1PC>  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 A~SSu.L@  
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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