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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) I4%p?'i,C  
*7ggw[~  
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。 @Y~R*^n"}  
一、传统过程化设计思想 yJheni  
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:  fn1G^a=  
public class MediaPlayer `o.DuvQ E  
{   \1AtB c&  
private void PlayMp3() epWO}@ b a  
{ x*EzX4$x  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _msV3JBr  
} oj6b33z  
 !IZbMn6  
private void PlayWav() PMdvBOtS`  
{ ?3{R'Buv]  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); lO)0p2  
} 7^fpbrj  
C{i9~80n  
public void Play(string audioType) gm-I)z!tz  
{   vSt7&ec  
  switch (audioType.ToLower()) }|k_sx:  
  { fY|Bc<,V9)  
    case ("mp3"): |b@H]c;"  
    PlayMp3(); fVU9?^0/)9  
    break; wz,T7L  
    case ("wav"): *q?-M"K  
    PlayWav(); HywT  
    break;       n>_EE w2/  
  }   <*g!R!  
} jL|y4  
} ?HP54G<{xz  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 ],fu#pi=]  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 QJcaOXyMS  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! 1|?8g2Vf  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 f1a >C  
二、面向对象设计思想 3H_mR j9th  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! y;!qE~!3  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: ,+u.FQv~  
public class MP3 =1JS6~CTLN  
{ t Z_ni}  
public void Play() sg.8Sd"]7  
{ +B 4&$z  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); CDy *8<-&  
} 92@/8,[  
} b.`<T "y  
;{n@hM*O  
public class WAV e b])=  
{ wH=L+bA>a  
public void Play() )YDuq(g&  
{ +s*OZ6i [  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); %TY;}V59b  
} fQ\nK H~  
} !n=?H1@  
Nh I&wl  
Public class MediaPlayer D# $Fj  
{ W>ziA  
  switch (audioType.ToLower()) {*=+g>R gD  
  { V)$y  
    case ("mp3"): NZJ:@J=-  
        MP3 m = new MP3(); jm-J_o;}z6  
    m.Play(); hmA$gR_  
    break; *H"IW0I  
    case ("wav"): p19[qy~.  
    WAV w = new WAV(); @>wD`<U|  
w.Play(); j|`6[93MG  
    break;       sHqs)@D  
  } kWF/SsE  
}   *^BW[C/CTR  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 6m.ChlO/  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) "[PxLq5  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 O8; `6r  
public class AudioMedia DcNQ2Zz?%  
{ %idn7STJ}  
public void Play() 1]yOC)u"i  
{ >-2eZ(n)"  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); dQ6n[$Q@N  
} m;=wQYFr{I  
} SIJ:[=5!7  
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)。 IL:d`Kbqf  
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: Zz"b&`K  
public abstract class AudioMedia 7}r!&Eb  
{ TZ`@pDi  
public abstract void Play(); Q9(J$_:  
} Qz T>h  
$Hx00 ho  
public class MP3:AudioMedia Q?f%]uGFQ  
{ }(g`l)OX  
public override void Play() 1g_(xwUp+  
{ 6sRe. ct<  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); yI&{8DCCw  
} RL|13CG OP  
} O*hd@2hd  
xvZNshkpAX  
public class WAV:AudioMedia dQoZh E  
{ Uoskfm  
public override void Play() Wq bfZx  
{ AML8.wJ  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); jlmP1b9  
} HT]v S}s  
} _(CuuP$`I  
%X)i-^T  
public class MediaPlayer i[:S *`@S  
{   2v!ucd}  
  //根据需要完成任务的单向分派 *WSH-*0  
public void Play(AudioMedia media) %+WIv+ <  
{   'Zq$ W]i  
  media.Play(); j3Ng] @N  
} u N%RB$G  
} _eB?G  
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)。 ep"YGx  
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。 64Ot`=A"  
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: lpW|GFG  
public abstract class VideoMedia 0-)D`s%  
{ $ae*3L>5M  
public abstract void Play(); 9n$0OH /q  
} '64&'.{#>r  
>28.^\?H4  
public class RM:VideoMedia GZL{~7n  
{ J`6X6YZ  
public override void Play() ~~U2Sr  
{ T5mdC  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); < q6z$c)K  
}  b>N) H  
} 8>: kv:MId  
QN%w\ JXS  
public class MPEG:VideoMedia ?/mkFDN  
{ V:M$-6jv  
public override void Play() xS~O Acxg  
{ O1/U3 /2/d  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ~<M/<%o2*  
} ZE#f{qF(  
} ,/.U'{  
E,Q>jH  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 GCxtWFXH  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: o<`)cb }  
Sz\"*W;>  
public interface IMedia ^wL n  
{ 9/lCW  
void Play(); QjW7XVxB#N  
} B]PTe~n^  
)I80Nq  
public abstract class AudioMedia:IMedia #A8d@]Ps  
{ Cdjh/+!f  
public abstract void Play(); fvajNP  
} MC.,n$O}6  
H].G%,2'  
public abstract class VideoMedia:IMedia Onr#p4UT  
{ Da)rzr|}>3  
public abstract void Play(); b P>!&s_  
} ILt95l  
B/IPG~aMEZ  
这样再更改MediaPlayer类的代码: %IS'R`;3  
public class MediaPlayer q&IO9/[dk  
{   LEM{$Fxo&  
public void Play(IMedia media) K)2ZH@  
{   c5uT'P"  
  media.Play(); {}?;|&_  
} 0A%>'<  
} (fgX!G[W  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 O_*(:Z  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 !B==cNq  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 xF)AuGdp\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) !XjvvX"j  
{ )k F/"'o  
IMedia media = null; (>qX>  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) CPq{M.B  
{ <!.'"*2  
  case ("mp3"): - b>"2B?  
    media = new MP3(); k^q}F%UV  
    break; bl|k6{A  
        //其它类型略; z/*nY?  
  case ("rm"): X!5  
    media = new RM(); 7s%DM6li 6  
    break;   C24[brf  
  //其它类型略; gY AXUM,  
} 8?S32Gdu  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); QMI&?Q:=  
player.Play(media); zr9o  
} ,s'78Dc$  
KWU ~QAc  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 .BsZ.!MPL(  
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。 eTI<WFRc_  
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。 b _fI1f|  
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。 DXlP (={*  
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: E3gR%t  
public interface IMediaFactory e";r_J3w  
{ U;n$  
IMedia CreateMedia(); [GeJn\C_?  
} T>(nc"(  
.I{b]6  
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: ?45kN=%*s  
public class MP3Factory:IMediaFactory ScrEtN  
{ ! /Z{uy  
public IMedia CreateMedia() k%\_UYa  
{ **rA/*Oc  
  return new MP3();  `"v5bk  
} .BGM1ph}~  
} "|CzQ&e  
//其它工厂略; qkC+9Sk  
w]n20&  
public class RMFactory:IMediaFactory P&3'N~k-  
{ 96aA2s1  
public IMedia CreateMedia() :>to?~Z1  
{ &6A'}9Ch  
  return new RM(); yH>`Kbf T  
} 7s_#X|A$  
} &H!3]  
//其它工厂略; :.['e`  
^Ye i9bXl  
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。 "}UJ~ j).  
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: #Ag-?k  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) bkkhx,Oi[G  
{ |w2H5f{fR  
IMediaFactory factory = null; gnmKh>0@6o  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())  "Mgx5d  
{ xwa5dtcng  
  //音频媒体 )/H=m7}1h  
  case ("mp3"): mLU4RQ}5  
    factory = new MP3Factory(); ig:/60Z  
    break; mH> oF|  
  //视频媒体 U0'>(FP~2  
case ("rm"): 5EDN 9?a  
    factory = new RMFactory(); o{yEF1,c\  
    break;   \1'3--n  
  //其他类型略; 3jPua)=p  
} ~<Z;)e  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); )xiiTkJd5  
player.Play(factory.CreateMedia()); Uw^`_\si  
} Zrp`91&I  
/5 Wy) -  
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。 a'w~7y!}  
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: R6HMi#eF  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) R6~x!  
{ I%^Ks$<"  
IMediaFactory factory = null; ^"\ jIP  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) +MPM^m  
{     zVe@`gc  
  case ("mp3"): W HO;;j  
    factory = new MP3Factory(); > 4ex:Z  
    break; b7g\wnV8z  
    //其他类型略; yfeX=h  
  case ("rm"): )n 1b  
    factory = new RMFactory(); \B"5 Kp<  
    break;   Z<ozANbk  
  //其他类型略; oK&LYlU  
} S(](C  
IMedia media = factory.CreateMedia(); $5y%\A  
media.Play(); GHeJpS  
} jr{C/B}  
$$~x: iN  
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,   
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。 /2-S/,a  
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。 v!?bEM3D  
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: H];|<G  
(&0%![j&  
<appSettings> A_1cM#4  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> d_=@1 JM>  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ?-0k3  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> %)T>Wn%b]v  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ')t :!#  
</appSettings> +[*VU2f t  
%o9@[o .]  
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: `E>HpRcxD  
private void InitMediaType() L<!}!v5ja  
{ ZB GLwe  
cbbMediaType.Items.Clear(); Xn-GSW3{  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) )ALPMmlRs  
{ M>dP 1  
    cbbMediaType.Item.Add(key); I&]d6,  
} |WH'aGG  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; QlJ cj+_h  
} "P HkbU  
{8UYu2t  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: *"` dO9Yf_  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) qLBXyQ;U  
{ Y~Y-L<`I  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 9{|JmgO!  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); F<q'ivj:w  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; m\`dLrPX4j  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 1o)@{x/pd  
factoryDllName).Unwrap(); ;hGC.}X  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 3TqC.S5+  
media.Play(); F,Q\_H##x4  
} Vrn. #d  
8A}w}h  
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。 %eWzr  
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: #pu6^NTK  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 !!Z#'Wq  
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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