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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)  vP? T  
hv\Dz*XTs0  
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。 )E^4U 9v),  
一、传统过程化设计思想 B##X94aTT  
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: dB0 UZirb  
public class MediaPlayer ha 2=O  
{   g0B%3v  
private void PlayMp3() ,_,*I/o>B  
{ ~oT*@  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); X|ZAC!J5>  
} *yjnC  
={N1j<%fh  
private void PlayWav() >s0![coz  
{ U F*R1{  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Qh-:P`CN  
} "dvo@n|  
1KBGML-K3  
public void Play(string audioType) W7!iYxO  
{   n+YUG  
  switch (audioType.ToLower()) `<M>"~W  
  { \[^! ys  
    case ("mp3"): g-"GZi  
    PlayMp3(); woBx609Aak  
    break; t4/ye>P &  
    case ("wav"): ;z N1Qb  
    PlayWav(); DX+zK'34  
    break;       vZ.<OD4  
  }   1+XM1(|c`  
} %b4tyX:N0  
} J|%bRLX@>  
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。 8"ZS|^#  
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。 h0g?=hJq  
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! |g!d[ct]  
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。 CS(2bj^6 D  
二、面向对象设计思想 32%Fdz1S  
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! 2l^_OrE!  
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: 150-'Q  
public class MP3 HTGLFY(&  
{ '=#fELMW  
public void Play() N~l*//Ep  
{ 9:-7.^`P  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ~!8j,Bqs+z  
} ubOXEkZ8N  
} LyWY\K a  
b:p0@|y  
public class WAV OHsA]7S  
{ _ezRE"F5  
public void Play() ~ &Ne P  
{ x-X~'p'f  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); bE'{zU}o  
} DF4CB#  
} .SER,],P  
qIsf!1I?  
Public class MediaPlayer mTxqcQc:7  
{ m|{^T/kIbQ  
  switch (audioType.ToLower()) ]77f`<q<}!  
  { 6kdbbGO-  
    case ("mp3"): m6n%?8t  
        MP3 m = new MP3(); ]7S f)  
    m.Play(); |l+5E   
    break; !U m9ceK  
    case ("wav"): !|H,g wqU  
    WAV w = new WAV(); G:tY1'5  
w.Play(); 'hs4k|B  
    break;       HdB>CVuh  
  } }^&f {   
}   1Z @sh>X|  
  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。 H)7v$A,5%  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) F=1 #qo<?  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 TEd 5&Z  
public class AudioMedia A`Y^qXFb`  
{ _avf%OS  
public void Play() >L2_k'uE+;  
{ 8{2  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); pa+'0Y]71  
} @=dv[P" jn  
} 4Zwbu  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 A?!RF7v  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: <%S)6cw(3  
public abstract class AudioMedia # 5)/B  
{ eDZ8F^0  
public abstract void Play(); i l@>b  
} Fw\Z[nh  
R2sG'<0B0  
public class MP3:AudioMedia }" vxYB!h3  
{ fP|[4 ku  
public override void Play() `7: uc@  
{ n2B%}LLa  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); {Fw"y %a^  
} zH}3J}  
} '%[ Y  
l X+~;94  
public class WAV:AudioMedia tSJ#  
{ #[{{&sN  
public override void Play() eb\SpdM6  
{ +yWD>PY(  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); b3E1S+\=~  
} /h+ W L  
} .k]`z>uv  
y&,|+h  
public class MediaPlayer O?Bf (y  
{   K_)~&Cu*'  
  //根据需要完成任务的单向分派 &`l\Q\_[@  
public void Play(AudioMedia media) [:cD  
{   VGeTX 4h  
  media.Play(); zY_J7,0g  
} 8O'bCBhv  
} `5?0yXK  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 E.Xp\Dm71  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 <WZ{<'ajI  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: x:MwM?  
public abstract class VideoMedia IRm}?hHf  
{ :$b` n  
public abstract void Play(); //2O#Fg{/  
} ]|CcQ1#|H  
9Q4{ cB  
public class RM:VideoMedia z!3=.D  
{ ,^?g\&f(  
public override void Play() ay7\Ae]  
{ ;^xM" {G8  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); Ur xiaE  
} HRyFjAR\?  
} gvuv>A}vJ  
Q`9c/vPU  
public class MPEG:VideoMedia Xs052c|s  
{ mBErU6?X,A  
public override void Play() i#*[, P~  
{ 6v3l^~kc'  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); Z|n|gxe  
} &<e18L 7a  
} Z8$BgP  
%Z_O\zRqy)  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 z;1dMQ,#  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: !y b06Z\f  
D5c 8sB  
public interface IMedia ^H.B6h?  
{ a -Pz<*  
void Play(); ^\ x'4!W  
} `#ruZM066  
-H6[{WVW!  
public abstract class AudioMedia:IMedia Qf( A  
{ O.B9w+G=  
public abstract void Play(); ^5E9p@d"J  
} p$ \>3\  
_s5^\~ao  
public abstract class VideoMedia:IMedia 6U !P8q  
{ r5~ W/eE  
public abstract void Play(); bIiun a\  
} * |,N/e  
VG 5*17nf5  
这样再更改MediaPlayer类的代码: IADHe\.  
public class MediaPlayer Q)0KYKD+@  
{   {nwoJ'-V  
public void Play(IMedia media) $,~Ily7w  
{   xZ`z+)  
  media.Play(); $$m0mK  
} ~wDXjn"U&  
} N5*Q nb8  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 yIKpyyC9H  
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。 a|z-EKV  
  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。 !0@4*>n  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) x\G%  
{ FJZ'P;3  
IMedia media = null; i=#`7pt%'a  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ~".@mubt1$  
{ 9iG&9tB@  
  case ("mp3"): s0' haU  
    media = new MP3(); G"?7 Z&+  
    break; d/9YtG%q  
        //其它类型略; R0INpF';  
  case ("rm"): ?\8aT"o  
    media = new RM(); SQ,-45@W  
    break;   Yc]V+NxxQ  
  //其它类型略; TMMKRC1<  
} q2E{o)9  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); id:,\iJ  
player.Play(media); ^ nPy(Q0  
} 1]:,Xa+|S  
mzK0$y #*o  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 A6=Z2i0w>X  
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。 A8&@Vxdz  
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。 +H3~Infr4f  
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。 O z0-cM8t  
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: 8s6[-F5  
public interface IMediaFactory B9NUafK=  
{ "a[;{s{{.  
IMedia CreateMedia(); ]!AS%D`  
} &tZIWV1&  
U6/7EOW,  
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: {%3WHGr%L  
public class MP3Factory:IMediaFactory Jai]z  
{ +=J $:/&U  
public IMedia CreateMedia() "]=OR>  
{ anW['!T9{s  
  return new MP3(); nCi ]6;Y  
} vE )N6Ss  
} SEI0G_wk$  
//其它工厂略; x >ah,  
e^eJ!~0  
public class RMFactory:IMediaFactory !d()'N  
{ W]eILCo  
public IMedia CreateMedia() @;eH~3P  
{ tM"vIz 05  
  return new RM(); nqH[ y0  
}  t/t6o&  
} \YzKEYx+  
//其它工厂略; vy~6]hH  
(5jKUQ8Q>  
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。 x,^-a  
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: ` 1+*-g^r  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ~:JAWs$\V  
{ -E\G3/*51  
IMediaFactory factory = null; qe&|6M!  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) g sm%4>sc  
{ 0\!Bh^++1  
  //音频媒体 %BC%fVdP  
  case ("mp3"):  ="]r{  
    factory = new MP3Factory(); Kc[^Pu  
    break; (DvPdOT+3  
  //视频媒体 ^*l dsc  
case ("rm"): Jy:*GW6  
    factory = new RMFactory(); KOe]JDU  
    break;   |[n\'Xy;{  
  //其他类型略; !y_L~81?  
} 7Z2D}O +  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Y&bYaq  
player.Play(factory.CreateMedia()); B)7:*Kj  
} ]uFJ~ :R  
fZf>>mu@r'  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 W2XWb<QSEV  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: a"P & 9c  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) TkTGYh  
{ WrwbLlE  
IMediaFactory factory = null; z#RwgSPw6  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Bs0~P 4^  
{     5(#z)T  
  case ("mp3"): @{qcu\sZ  
    factory = new MP3Factory(); x=>dmi3  
    break; EUt2 S_2P  
    //其他类型略; / P@P1l|I  
  case ("rm"): !N+{X\+  
    factory = new RMFactory(); W\B@0Iso  
    break;   ):G+*3yb  
  //其他类型略; 2A  
} ([$KXfAi]h  
IMedia media = factory.CreateMedia(); X_-/j.  
media.Play(); EIzTbW{p  
} I|*<[/)]y  
Z .`+IN(>E  
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。 ]gHrqi%  
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。 n.N0Nhd  
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。 kxe{HxM$Z  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: fR;[??NH  
xM)P=y_!M+  
<appSettings> UBv#z&@[  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> te;bn4~  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> -GL.8" c[  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> g NE"z   
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> i`9}">7v~  
</appSettings> 6G4~-_  
0p3) t  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: uAYDX<Ja9  
private void InitMediaType() uuHs)  
{ H RahBTd(z  
cbbMediaType.Items.Clear(); 7zQGuGo(  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 4Vj]bm  
{ mtFC H  
    cbbMediaType.Item.Add(key); C.=%8|Zy  
} I7XM2xM  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 'U@Ep  
} p&XuNk  
 CU\r I  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: \SmYxdU'>  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) \ Ho VS  
{ MkZoHzg}c  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); !+hw8@A  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); sAX4giaLD  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; bneP>Bd  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, iF##3H$c  
factoryDllName).Unwrap(); z2.OR,R}]  
IMedia media = factory.CreateMedia(); J=t}N+:F`b  
media.Play(); k fOd|-  
} ywjD.od"v  
slA~k;K:_  
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。 ] C_$zbmi  
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: ?6[u\V  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 6XhS g0s  
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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