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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) dEtjcId  
P.XT1)qo*  
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。 jeWv~JA%L|  
一、传统过程化设计思想 &|{1Ws  
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: cl4z%qv*  
public class MediaPlayer ih".y3  
{   ^#<L!yo^  
private void PlayMp3() {\D &*  
{ KJ'ID  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); mG\QF0h  
} 'Gl~P><e  
z1Bi#/i  
private void PlayWav() \L(cFjLIl  
{ P-Y_$Nv0g  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); *^|\#UIk  
} E+O{^C=  
6/S. sj~  
public void Play(string audioType) oYkd%N9P  
{   U_"!\lI_yg  
  switch (audioType.ToLower()) Fn@`Bi?#q  
  { d j\Z}[  
    case ("mp3"): XYzaSp=bb  
    PlayMp3(); lf7bx}P*  
    break; F)hj\aHm k  
    case ("wav"): 9Vm1q!lE  
    PlayWav(); ][S q^5`  
    break;       6XWNJb  
  }   %m |I=P  
} ZX:rqc  
} f"FFgQMkv  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 ad: qOm  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 .g*N +T6O  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! X>[i<ei  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 (0NffM1  
二、面向对象设计思想 gUru=p  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! "5V;~}=S  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 60!%^O =  
public class MP3 jG[Vp b  
{ 6/8K2_UeoW  
public void Play() (NvjX})eh  
{ PK2;Ywk`  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 6h>#;M  
} ;bB#P g  
} 8<C*D".T$  
=%7drBoD  
public class WAV +=8wZ]  
{ e%JIqKS  
public void Play() eT".psRiC  
{ skcyLIb  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); `MSig)V  
} M4C8K{}  
} @v lP)"  
5j`xSG  
Public class MediaPlayer WY!\^| ,  
{ n>ui'}L  
  switch (audioType.ToLower()) TF/NA\0c$  
  { U*r54AyP  
    case ("mp3"): }pMVl  
        MP3 m = new MP3(); VC88re`  
    m.Play(); $z%(He  
    break; <t"T'\3  
    case ("wav"): V6][*.i!9  
    WAV w = new WAV(); fmz"Zg 9=  
w.Play(); 3@V?L:J  
    break;       A7X a  
  } $yASWz  
}   = J;I5:J  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 [Y](Y3/.N  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) )*BZo>"  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 @JbxGi  
public class AudioMedia eG,x\  
{ C(XV YND3  
public void Play() Q ]CMm2L^f  
{ :8)Jnh\5  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); Nu"v .]Y2  
} |eu8;~A  
} ytIPY7E  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 oVpZR$  
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: WoZU} T-  
public abstract class AudioMedia ;W?#l$R  
{ RK!9(^Ja  
public abstract void Play(); 0V~zZ/e  
} 64?HqO 6(  
S.!,qv z  
public class MP3:AudioMedia .2E/(VM  
{ 0zH-g  
public override void Play() R2Tt6  
{ ^!\1q<@n  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); #"UO`2~`l  
} wG,"X'1  
} MR1I"gqE}I  
|E1U$,s~u  
public class WAV:AudioMedia DJ"PP 5d  
{ ,m#  
public override void Play() KHAc!4lA  
{ ~!Nj DDk  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); fmuh 9Z  
} "A}sD7xy9  
} 6'^E ],:b  
;TJpD0  
public class MediaPlayer n*7^lAa2  
{   +c~&o83[  
  //根据需要完成任务的单向分派 ]:gW+6w"C  
public void Play(AudioMedia media) Ok_}d&A  
{   w#b@6d  
  media.Play(); Ah2 {kK  
} &gp&i?%X9b  
} i{6&/TBnr  
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)。 "UTW(~D'  
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。 Xq;|l?,O  
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: \|0z:R;X  
public abstract class VideoMedia ?/o 8f7Z  
{ w,p'$WC*  
public abstract void Play(); F LWVI4*  
} gQPw+0w  
QJ XP -  
public class RM:VideoMedia <<0sv9qw1  
{ I<#X#_YP  
public override void Play() $+Ze"E  
{ Lk !)G'42  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 'f6H#V*C  
} @[g7\d  
} 3jAr"xc  
O t)}:oG  
public class MPEG:VideoMedia &4:R(]|  
{ =cEsv&i  
public override void Play() 3mHzOs\jU  
{ lOt7 ij(,L  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); KZ%i&w#<  
} |]9@JdmV  
}  T01Iu  
OIPY,cj~  
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。 u!K1K3T6k  
  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: FoetP`   
01'>[h#_n  
public interface IMedia MDlH[PJ@i  
{ M.Yp'Av  
void Play(); P P J^;s  
} p^8a<e?f~f  
xxur4@p!  
public abstract class AudioMedia:IMedia  8oJl ]  
{ [#Qf#T%5h  
public abstract void Play(); ;U=b 6xE  
} G[>NP#P  
u+j\PWOtm  
public abstract class VideoMedia:IMedia "9_$7.q<y  
{ 3:iEt (iCI  
public abstract void Play(); S"&Gutu3o  
} >`AK'K8{M  
~2Wus8X-  
这样再更改MediaPlayer类的代码: #Nh'1@@  
public class MediaPlayer EnWv9I<  
{   )95k3xo  
public void Play(IMedia media) q\@Zf}  
{   ]VjvG};  
  media.Play(); 7W)W9=&BT  
} dx@dnWRT,  
} &G"s !:  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 /0/ouA>+  
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。 PZ|I3z  
  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。 _^& q,S  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) N-K/jY  
{ r!&174DSR1  
IMedia media = null; B@(d5i{h  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) #4Z e2T|  
{ 1b~21n  
  case ("mp3"): #+ch  
    media = new MP3(); @S@VsgQ%3Z  
    break; h r];!.Fv  
        //其它类型略; Z^>4qf,k  
  case ("rm"): {IgH0+z  
    media = new RM(); $eFMn$o  
    break;   ;M.Q=#;E  
  //其它类型略; 0OM^,5%8  
} M=raKb?F  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 4  eLZ  
player.Play(media); 8NfXYR#  
} ?z.?(xZ 6  
!`e`4y*N  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 5!?5S$>  
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。 e6taQz@}  
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{3q`(  
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。 Q'n+K5&p  
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: 23tX"e  
public interface IMediaFactory _z#" BN  
{ ~3.*b% ,  
IMedia CreateMedia(); q KD  
} vL@<l^`$0  
`0qjaC  
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: A1prYD  
public class MP3Factory:IMediaFactory s6~;)(r  
{ }? _KZ)  
public IMedia CreateMedia() SZW_V6\t>  
{ VNTbjn]  
  return new MP3(); v7"VH90`!  
} J!l/.:`6  
} _[R(9KyF0f  
//其它工厂略; M*0^<e~]F  
q? ">  
public class RMFactory:IMediaFactory bh@CtnO  
{ 9I/l+IS"X  
public IMedia CreateMedia() PRU&y/zZmG  
{ -W9DH^EL<  
  return new RM(); WJD2(el  
} 1\fx57a\  
} )YAa7\Od  
//其它工厂略; vcFR Td  
'd~(=6J  
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。 VZt%cq  
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: Wo "s;Z  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) S' $;  
{ CK[8y&  
IMediaFactory factory = null; 1gV?}'jq  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 3*<@PXpK&  
{ 3JGrJ!x  
  //音频媒体 D\_nqx9O  
  case ("mp3"):  BI?, 3  
    factory = new MP3Factory(); bN/8 ~!  
    break; R>0[w$  
  //视频媒体 SEM?vQ 0"}  
case ("rm"): d` ttWWPw  
    factory = new RMFactory(); h,$CJdDY]  
    break;   %e]G]B%  
  //其他类型略; HDV-qYD|O~  
} R5ra*!|L)  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 7<)H?;~;  
player.Play(factory.CreateMedia()); )xy>:2!#Y  
} 2 H%lN`  
\(pwHNSafk  
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。 > '=QBW  
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: ];k!*lR)  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ![%wM Pp  
{ c[ZrQJ  
IMediaFactory factory = null; {Phq39g  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 2VY7?1Ab(@  
{     :4zu.  
  case ("mp3"): }B'-*)^|e{  
    factory = new MP3Factory(); D;P=\i>9-  
    break; BSMb(EnqX  
    //其他类型略; f!kZyD7  
  case ("rm"): )l`Ks  
    factory = new RMFactory(); 4m< ]qw  
    break;    skl3/!  
  //其他类型略; vSHPN|*  
} JlnmG<WLT  
IMedia media = factory.CreateMedia();  a[nSUlT&  
media.Play(); lC#wh2B6  
} Q!q6R^5!K  
y>=YMD  
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。 7nT|yL?  
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。 `+n0a@BVB  
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。 &j:e<{@  
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: :O413#8  
Pp } Z"  
<appSettings> ?TpjU*Cxy  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 2FuV%\p  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> =W7-;&  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> h |]cZMGo  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> OpaRQ=  
</appSettings> :j`f%Vg~x  
[@9S-$Xa  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: _{`Z?lt  
private void InitMediaType() >s5}pkAv|e  
{ 32K& IfV  
cbbMediaType.Items.Clear(); FXo.f<U  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) h)Fc<,vwBE  
{ BX$<5S@  
    cbbMediaType.Item.Add(key); "9P @bA  
} 4vbGXb}!  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; lOcFF0'  
} 8?82 p  
; +\h$  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: b|-)p+ba  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) MtL<)?HQ  
{ %j^QK>%  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); @K!JE w\  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); pG"wQ  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集;  7V5c`:"  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, d2eXN3"  
factoryDllName).Unwrap(); XB!qPh .  
IMedia media = factory.CreateMedia(); C"kfxpCi  
media.Play(); 6qDt 6uB  
} s/hgWW$  
#~'d Y\&  
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。 #qVTB@d  
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: 9@CRL=  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 h rSH)LbJ  
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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