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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) z(>:LX"xz  
t_(S e  
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。 NL!xk cXO  
一、传统过程化设计思想 s= z$;1C  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: 4FKgp|Y0  
public class MediaPlayer ?}u][akM  
{   %L-{4Z!"sI  
private void PlayMp3() !thFayq  
{ Vn_>c#B  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); oDG BC  
} L[Wi[S6=)g  
*0r!eD   
private void PlayWav() *ODc[k'(  
{ |>>^Mol  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); [g+WL\1  
} uF)^mT0D=  
)_?HBTG  
public void Play(string audioType) x$S~>H<a  
{   C?6q ]k]r  
  switch (audioType.ToLower()) >: J1Gc  
  { 2{g&9  
    case ("mp3"): X6?Gxf,  
    PlayMp3(); N2u4MI2  
    break; B\;fC's+  
    case ("wav"): )k `+9}OO  
    PlayWav();  FE1En  
    break;       +5kQ;D{+  
  }   !8RJHMX&  
} |UcF%VNnz1  
} 4%<D\#  
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。 OSC_-[b-  
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。 Lr`Gyl62  
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! ~4ijiw$  
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。 GB6(WAmr  
二、面向对象设计思想 .Lm`v0' w  
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_<5S  
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: _e|-O>#pl  
public class MP3 ^[ 2siG  
{ =v{ R(IX%  
public void Play() =knBwjeD  
{ dcE(uf  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); :"+3Uk2  
} HLE%f;  
} ,%y!F3m  
aZ ta%3`)  
public class WAV !~-@sq  
{ !VvM  
public void Play() XKT[8o<L  
{ f>?b2a2HX  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); [-#q'S  
} 6(q8y(.`  
} u$^r(.EV  
F}5skD=  
Public class MediaPlayer j<L!(6B  
{ ;9uDV -"  
  switch (audioType.ToLower()) #}UI  
  { W:2j.K9!  
    case ("mp3"): &Hl w2^  
        MP3 m = new MP3(); :,'.b|Tl.b  
    m.Play(); tYUo;V  
    break; " _TAo  
    case ("wav"): 3C#Sr6  
    WAV w = new WAV(); T<mP.T,$!  
w.Play(); (%{!TJgZR  
    break;       Lcs?2c:%  
  } F Zk[w>{  
}   BR~+CBH  
  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。 Q+E)_5_sA  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) $,1KD3;+]  
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。 $ Vsf? ID  
public class AudioMedia b .xG'  
{ : )k|Onz  
public void Play() e.;B?0QrV  
{ kM(,8j  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); N9O}6  
} #-g2p?+i&  
} .gw6W0\F  
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)。 c+UZ UgP  
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: -qB{TA-.\  
public abstract class AudioMedia WAb@d=H{+>  
{ eXtlqU$  
public abstract void Play(); .[vYT.LE  
} @P<Mc )o^  
{ b7%Zd3-  
public class MP3:AudioMedia ezr'"1Ba}  
{ 6 $+b2&V  
public override void Play() {Ytqs(`   
{ oD%B'{Zs4  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); kBrU%[0O  
} Kd3EZo.  
} C*Dco{ EQ>  
>jm^MS=  
public class WAV:AudioMedia hKN/&P^  
{ (.9H1aO46|  
public override void Play() |`@7G`x  
{ /Au7X'}  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); @)3orH  
} Hr=?_Un"  
} I<$m%  
.&n;S';"  
public class MediaPlayer O29GPs  
{   ZG_iF#  
  //根据需要完成任务的单向分派 4 _Idf  
public void Play(AudioMedia media) >W=^>8u  
{   biAa&   
  media.Play(); wRQMuFGY  
} 5`1p ?  
} a |0f B4G  
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)。 Zs}EGC~&  
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。 E>`gj~  
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: WD?COUEox  
public abstract class VideoMedia @s~*>k#"#  
{ %CG=mTP  
public abstract void Play(); hbTJXP~~?  
} KvuM{UI5  
*vIC9./  
public class RM:VideoMedia j79$/ Ol  
{ =42NQ{%@;  
public override void Play() lxOUV?m^N  
{ to;cF6X  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ~DUOL ~E  
} Z}$1~uyw  
} l=^^l`  
{@T<eb$d  
public class MPEG:VideoMedia ?F@X>zR2  
{ <+e&E9;>6  
public override void Play() MF.$E?_R  
{ S+//g+e|f  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 17B`  
} XQ$9E?|=  
} NIxtT>[+3  
[fr!J?/@  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 t[b@P<F  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: t-$Hti7Lk  
TvwkeOS#}7  
public interface IMedia IyGW>g6_.  
{ bDM;7fFp$  
void Play(); $1;@@LSw  
} td\'BV  
rJ fO/WK  
public abstract class AudioMedia:IMedia T6Ks]6m_  
{ wxo{gBq  
public abstract void Play(); vB1nj<]&z  
} cg'z:_l  
L$ ZZ]?7j  
public abstract class VideoMedia:IMedia OK=ANQjs(  
{ /7p1y v  
public abstract void Play(); F`JW&r\  
} m15> ^i^W  
Dh B*k<S  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ) >8k8E  
public class MediaPlayer 7xjihl3  
{   Q(ec>+oi  
public void Play(IMedia media) R)BH:wg"  
{   oAxCI/  
  media.Play(); ~mYCXfoc{  
} H4JwgQ  
} 7DCu#Y[  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 W,sPg\G 3  
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{w  
  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。 ^U0)iz  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Xo~kB)|,  
{ p )w{}@%r  
IMedia media = null; TrmrA$5f  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) &U0Y#11Cx  
{ H"J>wIuGX  
  case ("mp3"): -%6Y&_5VK  
    media = new MP3(); -q}I; cH  
    break; XCQPVSh  
        //其它类型略; \s">trXwX  
  case ("rm"): t[Ywp!y[  
    media = new RM(); XI58Cy*!  
    break;   :}p<Hq 8Z  
  //其它类型略; Kzf^ras4u  
} G=qT{c 8Q  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); rz]M}!>k  
player.Play(media); f`"@7-N  
} 25/OV"Z  
i $;y  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 cHk ?$  
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。 kCZxv"Ts  
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。 FG6mh,C!  
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。 =Z}=nS?4  
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: TOXZl3 s5#  
public interface IMediaFactory Nr:%yvk%s  
{ GMQKR,6VM  
IMedia CreateMedia(); TwLQ;Q  
}  T6N~L~J  
X6k-a;  
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: ;J&9 l >  
public class MP3Factory:IMediaFactory M5<c HE  
{  a5@XD_b  
public IMedia CreateMedia() X8212[7  
{ J^)=8cy  
  return new MP3(); }D7} %P]  
} ;P!x/Ct  
} NG?-dkD  
//其它工厂略; ooIA#u  
u:GDM   
public class RMFactory:IMediaFactory `g!NFp9q  
{ HA0Rv#p  
public IMedia CreateMedia() =Xh*w  
{ h1jEulcMtq  
  return new RM(); m.2=,,r<Fq  
} 35 PIfq m  
} q_[V9  
//其它工厂略; MZK%IC>  
^b@&O-&s  
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。 rw]7Lr_>  
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: /j:fc?yv  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) v JPX`T|  
{ 6h3TU,$r  
IMediaFactory factory = null; L+J)  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ePxwN?  
{ mqk tM6  
  //音频媒体 \YrvH  
  case ("mp3"): V/W{d[86G  
    factory = new MP3Factory(); %"g; K  
    break; UcxMA%Pw7$  
  //视频媒体 #8;#)q_[u  
case ("rm"): hR(p{$-T  
    factory = new RMFactory(); | +r5D4]e  
    break;   x !QA* M  
  //其他类型略; TU}. /b@F  
} yOr5kWqX  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); i $W E1-  
player.Play(factory.CreateMedia()); iyr'9BA  
} #) bqn|0l  
:Co+haW  
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。 Z&j?@k,k  
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: 2E_*'RT  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) \bzT=^Z;2  
{ #,PB(  
IMediaFactory factory = null; ~zD*=h2C  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) =V*4&OU  
{     @(_f}S gfE  
  case ("mp3"): ruTj#tWSo  
    factory = new MP3Factory(); 2#g4R  
    break; (D <o=Q  
    //其他类型略; $mZpX:7/u8  
  case ("rm"): |cd=7[B  
    factory = new RMFactory(); U7@)RJ  
    break;   )'Yoii{dSU  
  //其他类型略; %eDJ]\*^X  
} FST}:*dOe5  
IMedia media = factory.CreateMedia(); M +Jcg b]  
media.Play(); ;1[Lwnm  
} **L3T3$)  
ZFO*D79:K  
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。 J0a#QvX!  
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。 'p:L"L}Q?  
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。 g1zX^^nd,V  
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: `p{,C`g,R  
^tY$pPA  
<appSettings> Isna KcLM  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> cAAyyc"yJ  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> KXTx{R  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> At=l>  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> Owz.C_{)  
</appSettings> vspub^;5\  
p&4#9I5  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: sM8AORd  
private void InitMediaType() KIfR4,=Q|  
{ }2-p= Y:6  
cbbMediaType.Items.Clear(); }R]^%q@&  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) >W[#-jA_Z  
{ Jb4A!g5C  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ,H+LE$=  
} Vn1hr;i]  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; %/(>>*}Kw|  
} Ul?92  
bu|ecv  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: wBK%=7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  L4,Ke  
{ )-4xI4  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Md4JaFA(  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); H D95>%  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; wRi` L7  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, :n?K[f?LfY  
factoryDllName).Unwrap(); ;uazQyo6  
IMedia media = factory.CreateMedia(); /2\%X`]<  
media.Play(); |,wp@)e6h  
} ]2Q:&T  
A/4HR]  
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。 3h|:ew[  
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: O7A W9*<  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 /\_wDi+#  
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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