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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) %>O}bdSf  
>E,/|K*  
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。 xA n|OSe  
一、传统过程化设计思想 :}SR{}]yXs  
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: %hBw)3;l  
public class MediaPlayer %$_?%X0=t  
{   vKkvB;F41  
private void PlayMp3() [c=![ *}/  
{ b4ke'gx  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); P=9sP:[f6  
} F*:H&,  
DAMw(  
private void PlayWav() geqx":gpx9  
{ `I|Y7GoUO  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); cIuCuh0I`  
} %uP/v\l  
1o   
public void Play(string audioType) AMK3I`=8WO  
{   2|M,#2E-  
  switch (audioType.ToLower()) to\$'2F"q  
  { QX(t@VP  
    case ("mp3"): EScy!p\*  
    PlayMp3(); /cZcfCW  
    break; AZJ|.mV q  
    case ("wav"): G%%F6)W  
    PlayWav(); ,zBc-Cm  
    break;       d _=44( -  
  }   c8cGIAOY)  
} UyNP:q:  
} .e S* F  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 t$Ua&w  
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。 "MOmJYH  
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! K<u~[^R  
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。 _xP@kN~  
二、面向对象设计思想 n 2(\pQKm  
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! 4)N~*+~\h  
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: g-+/zEOUS  
public class MP3 ;/^O7KM-  
{ j8t_-sU9 i  
public void Play() D6FG$SV  
{ !<>`G0  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); qMBEJ<o  
} \5) ZI'q  
} xz/G$7q7  
mj2sbRiSR=  
public class WAV Nn5sD3z#  
{ Oo%%f+  
public void Play() @d[)i,d:G  
{ Ti5"a<R4m6  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ~^eC?F(  
} 00A2[gO9  
} vmtmiN8;d  
LFQP ysC  
Public class MediaPlayer DJNM =v  
{ 16N`xw+{  
  switch (audioType.ToLower()) Y3luU&'  
  { w6k^|."  
    case ("mp3"): Fw"x4w  
        MP3 m = new MP3(); dC">AW  
    m.Play(); IBv9xP]BZ  
    break; ?vP }#N!=d  
    case ("wav"): e(-Vp7vXG  
    WAV w = new WAV(); 4f,%@s)zn  
w.Play(); bEzy KrN\  
    break;       ,<CzS,(  
  } lN::veD  
}   ? ~~,?Uxw!  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 NVo =5  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) <ZeZq  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 D)JI11a<  
public class AudioMedia 0OVxx>p/x  
{ 7:S)J~s*O  
public void Play() 9'\*Ip^  
{ SL%lY  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); I[v~nY~l`  
} g*:f#u5  
} e&="5.ik  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 /57)y_ \  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: q?Mmkh)g  
public abstract class AudioMedia )G9,5[  
{ Ob7F39):N  
public abstract void Play(); 7ZpU -':  
} / =:X,^"P  
c< g{ &YJ  
public class MP3:AudioMedia }Xy<F?Mh  
{ ).>O6A4:C  
public override void Play() -B#>Jn#F  
{ & Pzr)W(  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); '[Ch8Yf\  
} E.rfS$<1  
} v!?>90a  
 jQ?6I1o  
public class WAV:AudioMedia I=yy I  
{ z4c{W~}`  
public override void Play() nrI-F,1  
{ QW}N,j$  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 'd=B{7k@  
} &r !*Y&  
} ]1n =O"vE  
mE_?E&T`|  
public class MediaPlayer rM(2RI4O`0  
{   S4(lC%$|  
  //根据需要完成任务的单向分派 d+Jj4OnP  
public void Play(AudioMedia media) Ja#ti y  
{   :+\B|*T2.L  
  media.Play(); VSa#X |z  
} "EC,#$e%ev  
} rQPV@J]:  
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)。 djtCv;z  
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。 F:rT.n  
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: c4n]#((%a  
public abstract class VideoMedia >`c-Fqk  
{ Ucz`^}+  
public abstract void Play(); PWThm ooP  
} 41jx+ 0\Z  
(Puag*  
public class RM:VideoMedia p_2-(n@  
{ 3)+}2  
public override void Play() ~!a~ -:#  
{ F2RU7o'f.  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ey>V^Fj  
} r@Tq-o  
} zHvG3Ed@  
hbv>Jjd  
public class MPEG:VideoMedia Kr'5iFK7  
{ $&iw(BIq  
public override void Play() %B'*eBj~fw  
{ -5t .1/  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ht%:e?@i  
} %JC-%TRWK  
} 9.qjEe  
zQQ=8#]  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 vEIDf{  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: IH1 fvW e  
8n^v,s>  
public interface IMedia w{; esU  
{ nv^nq]4'Dq  
void Play(); yb:Xjg7   
} {  'Db  
&}G2;O}3  
public abstract class AudioMedia:IMedia )a%kAUNj  
{ 2pEr s|r  
public abstract void Play(); 3jB5F0^r1  
} k-&fPEjG  
h}o7/p  
public abstract class VideoMedia:IMedia +5:oW~ ;  
{ yY$:zc"J  
public abstract void Play(); co$I htOv  
} E/</  
IMDGinHAy  
这样再更改MediaPlayer类的代码: VMZ"i1rP  
public class MediaPlayer as?~N/}  
{   Z;bg;@r|  
public void Play(IMedia media) q'%-8t  
{   <k0$3&D  
  media.Play(); se1\<YHDS  
} z\fmwI  
} >Hq)1o  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 \.tnzP D  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 ^%V^\DK  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 CHqRCQR.  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) \,i?WgWv  
{ J`*!U4  
IMedia media = null; b]X c5Dp{  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ,dM}B-  
{ { ke}W  
  case ("mp3"): mPy=,xYyC  
    media = new MP3(); @3hA\3ot^  
    break; pPNU0]/  
        //其它类型略; Q^qdm5}UkW  
  case ("rm"): {>E`Zf:  
    media = new RM(); &xG>"sJ  
    break;   i+)9ItZr  
  //其它类型略; Bu\:+3)  
}  1 U|IN=  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); k%5 o5Hx  
player.Play(media); Ne)H*DT  
} \/Z?QBFvz  
+p:#$R)MW  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 D.hj9  
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。 al9L+ruR  
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。 B1GBQH$Ms  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 GoK[tjb  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: -c"nx$  
public interface IMediaFactory E{m\LUd^ :  
{ I$7#Z!P6|  
IMedia CreateMedia(); ]D@_cxud3  
} 8%qHy1  
y3 vDKZ  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: +O 2H":$  
public class MP3Factory:IMediaFactory 9#CE m &c  
{ t7"vAjZU  
public IMedia CreateMedia() Uk=-A @q  
{ gn>qd6P  
  return new MP3(); bcp+7b(IB  
} zoUM<6q  
} )zzK\I6/EQ  
//其它工厂略; e^?0uVxS1  
pDlU*&  
public class RMFactory:IMediaFactory Ka|WT|1  
{ dy^Zlu` f  
public IMedia CreateMedia() p<w2e  
{ G(2(-x"+  
  return new RM(); vKv!{>,v9Z  
} DM3W99PWA  
} <g SZt\  
//其它工厂略; biJ"@dm 4  
'gDhi!h%  
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。 g q|T:  
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: dD Qx[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )*=ds ,  
{ .</`#   
IMediaFactory factory = null; w%(Ats  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 0=3Av8  
{ 5E|y5|8fb  
  //音频媒体 Fc{X$hh<  
  case ("mp3"): vN`2KCl~3  
    factory = new MP3Factory(); .Du-~N4\  
    break; T2Q`Ax7  
  //视频媒体 oDtgB O<  
case ("rm"): !Nu ~4  
    factory = new RMFactory(); Z%]s+V)st  
    break;   1$&(ei]*:  
  //其他类型略; yHY \4OHS  
} HzcI2 P`|  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); gVM&wo |  
player.Play(factory.CreateMedia()); t u )kWDk  
} Rt &Oz!TQ  
8reis1]2S  
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。 #nTzn2  
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: >}& :y{z~  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) VI{!ZD]  
{ A2fc_A/a  
IMediaFactory factory = null; v{/z`J!JR  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) A4lW8&rHI  
{     8.9Z0  
  case ("mp3"): tVB9kxtE  
    factory = new MP3Factory(); f-lM[\ma_  
    break; 0+\%os V  
    //其他类型略; %r1NRg8  
  case ("rm"): f,Z* o  
    factory = new RMFactory(); ak :Y<}  
    break;   -@6R`m= >  
  //其他类型略; 4CUzp.S`h  
} qD@]FEw!O  
IMedia media = factory.CreateMedia(); (#uz_/xXa  
media.Play(); _Hhf.DmUAH  
} rD"$,-h  
q%g!TFMg  
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。 v}vwk8  
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。 /I`A wCx  
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。 MLbmz\8a  
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: 3}: (.K  
xSnkv,my<  
<appSettings> k0@b"y*  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> P2U^%_~  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" />  `7v"(  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> >(>,*zP<9  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> xL-]gwq  
</appSettings> >S<`ri'5_  
{5%u G2g  
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: 8dgi"/[3  
private void InitMediaType() FX"j8i/N  
{ V7+fNr]I  
cbbMediaType.Items.Clear(); Rm^3K   
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) reBAxmt   
{ ~pv|  
    cbbMediaType.Item.Add(key); %T~3xQ  
} MBeubS  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; [&Yrnkgr  
} IE^xk@  
'AU:[eyUV  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: |` N|S  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) "s$$M\)T  
{ thT2U8%T  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); $,@PY5r  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); DW@|H  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ZGa;'  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ]~YY#I":  
factoryDllName).Unwrap(); , QB]y|:  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Fv| )[>z0  
media.Play(); 0bl?dOV{  
}  S2;u!f  
<8 $fo  
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。 r]sN I[  
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: d[0 R#2y=  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 i[IOR0  
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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