面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) N y_d
wc?`QX}I
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。 .Cq'D.
一、传统过程化设计思想 )kLTyx2&
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: W Z'UVUi8
public class MediaPlayer \\Ps*HN
{ #R2wt7vE
private void PlayMp3() )+;Xfftz
{ W"j&':xD
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); JC|j*x(k/
} W&E?#=*X
t>nx#ErS
private void PlayWav() 9<qAf`
{ [n%=2*1p
MessageBox.Show("Play the wav file."); J~.8.]gXW
} DIrQ5C
3 !W
M'i
public void Play(string audioType) CK4C:`YG
{ TmI~P+5w
switch (audioType.ToLower()) \F`%vZrKR
{ }HdibCAOf
case ("mp3"): } a#RX$d&
PlayMp3(); "u#,#z_
break; p0c*)_a*
case ("wav"): )fPN6x/e
PlayWav(); /2 V
break; y5>X0tT
} {O24:'K&
} nPlg5&E
} 05o +VF;z
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 TVy\%FP^L
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 Er@'X0n
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! b;kgP`%%
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 ?@n,
9!
二、面向对象设计思想 =3K}]3f
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ScN'|Ia.-
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: &lnr?y^
public class MP3 ck0K^o v
{ FU]jI[
public void Play() p./9^S
{ ngmHiI W
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ,3+ #?H
} UNK}!>HD
} _.)6~
2c)Ez?
public class WAV V{qpha4'P
{ 94uAt&&b(
public void Play() }
O:Y?Wq^
{ mKTE%lsH
MessageBox.Show("Play the wav file."); 3MqyHOOv
} mbSG
} '! \t!@I$
a!?JVhD&
Public class MediaPlayer SM?rss.=
{ c&>S
switch (audioType.ToLower()) NW=gi
qB
{ 92F9)S{"
case ("mp3"): (:|g"8mQm
MP3 m = new MP3(); QOT|6)Yb
m.Play(); &/+LY_r'<I
break; h*X5Oh6
case ("wav"): fYxdG|>{u
WAV w = new WAV(); TzSEQS{
w.Play(); &9j*Y
break; g
\;,NW^
} SN#Cnu}
} 8uh^%La8b.
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。 ,8Eg/
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) J 2H$ALl
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 rt8"U<~
public class AudioMedia NuEcTww
{ uT#4"G9A[
public void Play() y=HM]EH>
{ %]"eN{Uvn
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); n{*A<-vL
} {JGXdp:SB
} jjJvyZi~J
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 UlNx5l+k
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: 7!;48\O]w
public abstract class AudioMedia i]$/& /
{ &x"hM
public abstract void Play(); vV
PK
} 8T523VI
Q8h0:Q
public class MP3:AudioMedia Pt=@U:
{ /mK."5-cm
public override void Play() .ri?p:a}w
{ o;[cApiQ,2
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); tO}Y=kZa{
} ;owU]Xk%8K
} }q?*13iy(
};m.8(}$)
public class WAV:AudioMedia q9gk:Jt
{ VX6M4<8
public override void Play() KFhnv`a.0
{ q;Rhx"x>T
MessageBox.Show("Play the wav file."); 1sNZl&
} ]K-B#D{P
} tBjMm8lgb
Ewq7oq5:
public class MediaPlayer w+][L||4c
{ D b&=
N
//根据需要完成任务的单向分派 -n"7G%$M
public void Play(AudioMedia media) w678
{ 0Qr|!B:+9)
media.Play(); q,>-4Cm
} @v~<E?Un
} w,zm$s ^
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 pY$DOr-r`
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。 2J &J
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: 9i`MUE1Sh
public abstract class VideoMedia !*!i&0QC~R
{ SO+J5,)HA
public abstract void Play(); gR76g4|=;
} u
OB`A-K
W<\*5oB%H
public class RM:VideoMedia X,`^z,M%I
{ mV;)V8'
public override void Play() gg?O0W{
{ y.aeXlc[
MessageBox.Show("Play the rm file."); Uqd2{fji=#
} uB;PaZG?{
} SU7 erCHX
L"It0C
public class MPEG:VideoMedia
[P3
Z"&
{ WNp-V02l
public override void Play() ekPn`U
{ ,|^ lqY
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); H=@S+4_bK
} y{9<>28
} [pzo[0G 'v
\=
G8
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。 #XeEpdE
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: F* _ytL
>jRH<|Az
public interface IMedia f^[u70c82
{ w)<h$<tU
void Play(); {s3 j}&
} AiUK#I
gE$@:j
public abstract class AudioMedia:IMedia "ZR^w5
{ 5
8n(fdE
public abstract void Play(); nC@UK{tVa
} xG8z4Yu
w1,6%?p(O
public abstract class VideoMedia:IMedia 8;fi1 "F;}
{ 1z-Q~m@@
public abstract void Play(); IJ2>\bW_p
} %Hpz^<`
W~?mr!`
这样再更改MediaPlayer类的代码: K{__rO
public class MediaPlayer +8 }p-<a
{ (;2]`D [x
public void Play(IMedia media) +`+r\*C5
{ ;T|hNsSt
media.Play(); tW \q;_DSr
} *k
!zdV
} Uq=!>C8
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 8?[#\KgH1
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。 6B&ERdoX
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。 G0Wv=tX|
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) K&;;{~md.
{ ]GmXZi
IMedia media = null; HyJ&;4rf
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) T?EFY}f
{ tS
sDW!!M
case ("mp3"): #RTiWD[o
media = new MP3(); oF=UjA
break; QmY1Bn?s
//其它类型略; xf4`+[
case ("rm"): T`K4n U#
media = new RM(); mAuN* (
break; 9RnXp&w
//其它类型略; 0ChdFf7
} Ir$:e*E>
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); o(3`-ucD`
player.Play(media); `cpUl*Y=
} l>?k>NEpP
(a@}J.lL
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 #2Z\K>L
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。 5u^;71
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。 wKj0vMW
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。 mVEHVz $
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: EM0]"s@Lf
public interface IMediaFactory BLcsIyq
{ ?vocI
IMedia CreateMedia();
A9C
} #]e](j>]
;`}b
.S=n
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: 0|OmQ\SQ
public class MP3Factory:IMediaFactory _?~)B\@~0
{ >o8N@`@VK-
public IMedia CreateMedia() 8\9s,W:5
{ t.6gyrV7><
return new MP3(); N-<m/RS
} 3PRK.vf
} x
L]Z3"p%
//其它工厂略; I;3Uzv
[LrA_N
public class RMFactory:IMediaFactory L7 g4'
{ U=>4=gsG
public IMedia CreateMedia() JB(P-Y#yyA
{ #NR9\
return new RM(); 8~eYN-#W&
} I+FQ2\J*H
} <:Z-zQp)?
//其它工厂略; v@;!fBUt
(g#,AX
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。 $S{]` +
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: $+Zj)V(
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) N83g=[
{ -A;4""
IMediaFactory factory = null; 2:Rxyg@'
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) DgRA\[c
{ B4ky%gF4
//音频媒体 E@D}Sqt
case ("mp3"): q3$;lLsb;j
factory = new MP3Factory(); wwh)B92Y5
break; @Yy']!Ju
//视频媒体 H/BU2s a
case ("rm"): b8TwV_&|X
factory = new RMFactory(); 5$Aiez~tBq
break; r-IG.ym3
//其他类型略; t*cVDA&K