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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) -&87nR(eW  
uM3F[p%V^  
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。 7gIK+1`  
一、传统过程化设计思想 C~\/FrO?  
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: @R+bR<}]  
public class MediaPlayer \Kh@P*7  
{   \@]/ks=K  
private void PlayMp3() 9$0-UUCk  
{ s':fv[%  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); H` !%"  
} yl63VX8w}  
XAN{uD^3\%  
private void PlayWav() 4 I}xygV  
{ ~_vzss3-C  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); z:PH _N~  
} PVBf'  
y?BzZ16\bL  
public void Play(string audioType) "X/cG9Lw  
{   ^fj):n5/  
  switch (audioType.ToLower()) C^Jf&a  
  { G/tah@N[7  
    case ("mp3"): rSTc4m1R  
    PlayMp3(); 3wRk -sl  
    break; 7ky$9+~  
    case ("wav"): d~[^D<5,D  
    PlayWav(); *ml&}9  
    break;       J7. }2  
  }   *h ~Y=#`8*  
} VKa-  
} ,,+ ~./)  
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。 }hT1@I   
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。 z!09vDB^  
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! >pa tv  
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。 k&\YfE3*  
二、面向对象设计思想 &&C]i~  
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! }NQx2k0  
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: l@}BWSx&ms  
public class MP3 !6:q#B*  
{ F">>,Oc)U"  
public void Play() <,S0C\la=  
{ !*8x>,/>  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); RZykwD(  
} g=?KpI-pn0  
} USVM' ~p I  
,Mwyk1:xix  
public class WAV M,Y lhL  
{ QiU!;!s  
public void Play() <&'Ye[k  
{ QC:/xP  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); \Yv<Tz J9  
} W68d"J%>_  
} A:"J&TbBx  
=2%EIZ0oW  
Public class MediaPlayer \! 8`kC  
{ .ON+ ( #n  
  switch (audioType.ToLower()) -la~p~8  
  { C7=Q!UK`\  
    case ("mp3"): Ov{fO  
        MP3 m = new MP3(); bTzVmqGY  
    m.Play(); 1m-"v:fT5D  
    break; M,[u}Rf^w  
    case ("wav"): (]BZ8GOx  
    WAV w = new WAV(); <@C Bc:j0  
w.Play(); 9E{Bn#  
    break;       ^&t(O1.-  
  } Qi^MfHW  
}   +NRn>1]  
  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。 hA`>SkO  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) kP%Hg/f/Ot  
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。 0y4z`rzTn  
public class AudioMedia }z&P^p)R  
{ 8uME6]m i  
public void Play() @URLFMFi  
{ lj"L Q(^  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); P=& Je?  
} Y^gK^ ?K  
} C]UBu-]#S  
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)。 x q93>Hs  
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: t" 1'B!4  
public abstract class AudioMedia ak50]KYo  
{ u!2.[CV  
public abstract void Play(); lv}U-vK  
} o"^}2^)_SR  
^o't &  
public class MP3:AudioMedia o a,Ju  
{ tkdhT8_  
public override void Play() qR<  
{ [|{yr  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); <p(&8P  
} N$ZThZqqv  
} 5=Bj?xb$'  
x+5Q}ux'G  
public class WAV:AudioMedia v8Ncquv  
{ 5|1&s3/f  
public override void Play() zTY|Z@:  
{ 4'rWy~` V  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); |0w'+HaE~N  
} !D%*s,t\'  
} 2]NP7Ee8 Z  
K@VXFV  
public class MediaPlayer -5\aL"?4  
{   Sm#;fx+  
  //根据需要完成任务的单向分派 vII&v+C  
public void Play(AudioMedia media) CGg:e:4  
{   |6B:tw/.  
  media.Play(); B@*BcE?  
} bl\44VK2'  
} $X5~9s1Wl  
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)。 |aN0|O2  
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。 l1c&a[M)  
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: ,$3  
public abstract class VideoMedia )iy>sa{  
{ tZ[BfO  
public abstract void Play(); [p@NzS/  
} 4:cbasy  
mU_?}}aK,  
public class RM:VideoMedia &tZ?%sr  
{ `. %;|"xR  
public override void Play() ^Gv<Xl  
{ sVkR7 ^KsG  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); nx=#QLi  
} "<6pp4*I  
} [RD ^@~x  
2Z@<llsi  
public class MPEG:VideoMedia aEdF Z  
{ CV4V_G  
public override void Play() U^Z[6u  
{ .Z&OKWL  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); [ H>MeeR  
} .mDqZOpf=4  
} o;Zoj}  
p"H8;fPA0  
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。 r_xo>y~S  
  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: /_,~dt  
^yK94U;<Gy  
public interface IMedia .EloBP  
{ Hh;w\)/%j  
void Play(); }U'5j/EFZ  
} '! 1ts@  
;~]&$2sk  
public abstract class AudioMedia:IMedia DHt 8 f  
{ CR934TE+  
public abstract void Play(); (%#d._j>fZ  
} |@nvg>mu  
e+y< a~N  
public abstract class VideoMedia:IMedia 4Bx1L+Cg  
{ (6+6]`c$  
public abstract void Play(); 8fM}UZI  
} 1>%SSQ  
S$+ v?Y`)  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ?%Y?z ]L#  
public class MediaPlayer 3!Qt_,  
{   ~n[LL)v  
public void Play(IMedia media) 7gVWu"  
{   A</[Q>8  
  media.Play(); %hrv~=  
} T]^F%D%  
} ?qO,=ms>-  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Sa,N1r  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 'EZ[aY!);  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 EE}NA{b  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) -&)^|Atm  
{ ,;+\!'lS  
IMedia media = null; Nr`nL_DQ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) lR.a3.~  
{ 2)j\Lg_M  
  case ("mp3"): 1.,mNY^UN  
    media = new MP3(); t C6c4j  
    break; FG#j0#|*  
        //其它类型略; "rX=G=  
  case ("rm"): ]3={o3[:  
    media = new RM(); G)# ,39P  
    break;   R1Pnj  
  //其它类型略; (X>y)V  
} @0 -B&w  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); m6;Xo}^w  
player.Play(media); ~|uCZ.;o  
} cJA :vHyw  
?G?=,tV  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 |Y'$+[TE  
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。 K6Gc)jp:b  
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。 ,6M-xSDs  
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。 A^K,[8VX  
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: M%B[>pONb7  
public interface IMediaFactory 'oT}jI  
{ SAH\'v0  
IMedia CreateMedia(); NPoXz  
} "L8V!M_e  
awkVjyqX  
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: \Flq8S/t^  
public class MP3Factory:IMediaFactory Y43#];  
{ Ra{B8)Q  
public IMedia CreateMedia() COHJJONR  
{ @\"*Z&]8z0  
  return new MP3(); chd${ j  
} _O!D*=I  
} >}4]51s  
//其它工厂略; Q}=RG//0*  
3Aj_,&X.@(  
public class RMFactory:IMediaFactory Ro<!n>H  
{ eGTK^p  
public IMedia CreateMedia() |iwTzlt*#  
{ g$ 2M|Q  
  return new RM(); /vPb  
} Iyc')\W&  
} -:~`g*3#  
//其它工厂略; `PW=_f={  
5t<]|-i!  
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。 #>- rKv.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: 6VE >$`m  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) <oXsn.'\  
{ i3%~Gc63  
IMediaFactory factory = null; ~qqtFjlG^  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) J.nVEqLZ  
{ xlwsZm{V  
  //音频媒体 /7lkbL  
  case ("mp3"): iit`'}+U  
    factory = new MP3Factory(); =TP>Y"  
    break; [e}]K:  
  //视频媒体 4O`h%`M  
case ("rm"): mCE})S  
    factory = new RMFactory(); EmUxM_ T/2  
    break;   7q^/.:wlf  
  //其他类型略; ?+|tPjg $  
} b?Jm)  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); O#EBR<CuK  
player.Play(factory.CreateMedia()); 0iL8i#y*  
} xw-q)u  
9<M$j x)  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 ('lnQD.Hd  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: 7 %|>7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 19rUvgC{M  
{ !<LS4s;  
IMediaFactory factory = null; X3-1)|g !z  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) os.x|R]_  
{     0K2[E^.WN  
  case ("mp3"): :RQ[(zD]  
    factory = new MP3Factory(); #NE^f2  
    break; QVH_B+ Q  
    //其他类型略; }dHiW:J>  
  case ("rm"): u#,]>;  
    factory = new RMFactory(); 4bBxZY  
    break;   9F+bWo_m  
  //其他类型略; {S}@P~H =  
} Yo(B8}?0!  
IMedia media = factory.CreateMedia(); i\ Vpp8<B  
media.Play(); NN:TT\!v  
} ;MMFF{  
>YfOR%mS4  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 L)+ eM&W  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 VM!x)i9z  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 mTPj@F>  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: CHU'FSq!  
**q/'K  
<appSettings> %PS-nF7v  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> A;!FtD/  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> )2$_:Ek  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> GVM#Xl}w9  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ^pjez+  
</appSettings> 2o$8CR;  
(lnQ!4LK  
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: UBVb#FNF  
private void InitMediaType() kYs|")isj  
{ s z\RmX  
cbbMediaType.Items.Clear(); |gVO Iq  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ^%d{i'9?  
{ XZInu5(  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 2T5xSpC  
} +i^s\c!3;  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; gAj)3T@  
} wuk7mIJ  
q KM]wu0Et  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ?R(3O1,v^  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) :#/bA&  
{ 5);#\&B  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); JqUVGEg  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); gJ&!w8v.  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; zK 2wLX  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 3+-(;>>\  
factoryDllName).Unwrap(); Q]wM/7  
IMedia media = factory.CreateMedia(); wuzz%9;@B  
media.Play(); XNU qZ-M :  
} [&CM-` N  
a~* V  
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。 ^kr)U8  
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: W/>?1+r.Z  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 iy]}1((hR  
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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