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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) }xgs]\^,73  
7b R[.|T  
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。 HLqDI lL  
一、传统过程化设计思想 nr&9\lG]G  
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: v}@Uc-(  
public class MediaPlayer xzf/W+.>.  
{   S=$ \S9  
private void PlayMp3() Z/OERO   
{ ]hbrzv o  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); |}d+BD  
} u!McPM8Yk  
<V|\yH9  
private void PlayWav() 66po SZR@  
{ iS`ok  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); (Y"./BDY  
} - P4X@s_;  
{$C"yksr  
public void Play(string audioType) ^+Vf*YY 8  
{   Zy>y7O(,  
  switch (audioType.ToLower()) c >xHaA:V  
  { u>V~:q\X  
    case ("mp3"): - I~\  
    PlayMp3(); (?P\;yDG  
    break; Z_Y gV:jc  
    case ("wav"): Q6CVMYT  
    PlayWav(); {G=|fgz  
    break;       | 8akp  
  }   W}WDj:  
} = @lM*  
} Qgq VbJP"  
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。 D<T:UJ  
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。 W'v o?  
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! !" @<!  
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。 AzSmfEaU0  
二、面向对象设计思想 /7WdG)'  
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! D+Z2y1  
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: zo1 fUsK?  
public class MP3 12}!oS~_  
{ n_6#Df*  
public void Play() )1!0'j99.  
{ UDlM?r:f  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); s =<65  
} V"KuwM  
} ;/!o0:m^I  
4!-/m7%eF  
public class WAV |Pv)&'B"  
{ g2YE^EKU~  
public void Play() R 3*{"!O  
{ B3E}fQm )  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); *EFuK8 ;  
} ]#W9l\  
} :,.HJ[Vg&  
 )eH?3""  
Public class MediaPlayer V%voe  
{ 1 ;Uc -<  
  switch (audioType.ToLower()) MSe >1L2=  
  { .lGN Fx  
    case ("mp3"): 5 axt\  
        MP3 m = new MP3(); E*L5D4Kw  
    m.Play(); aX*7tRn_%  
    break; <'~6L#>,<  
    case ("wav"): O:#/To'  
    WAV w = new WAV(); )Dyyb1\)  
w.Play(); 'wo}1^V  
    break;       /mK]O7O7  
  } !y3XIbdS"  
}   Mz;KXP  
  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。 Eg1|Kg\&  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) S"@@BQ#mf  
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。 :#=B wdC  
public class AudioMedia ozl>Au  
{ a#&\65D  
public void Play() H5be5  
{ Cjj(v7[E  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ?8q4texf[  
} )00jRuF  
} Lv *USN  
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)。 Kn}Y7B{  
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/ym[  
public abstract class AudioMedia R  xc  
{ od*#)   
public abstract void Play(); :e\M~n+y  
} c&"1Z/tR  
0bjZwC4J  
public class MP3:AudioMedia H^g&e$d0  
{ bUc ++M  
public override void Play() [!4V_yOb  
{ 7Kt i&T  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); i"n1E@  
} fF. +{-.  
} peVzF'F  
>n%ckL|rG  
public class WAV:AudioMedia ,n$HTWa@0  
{ l;h5Y<A%?  
public override void Play() )Zrn?KM  
{ [V0%=q+R  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); $Y%,?>AL<  
} ;kD Rm'(  
} unyU|B  
o>I,$=  
public class MediaPlayer z/i&Lpr:  
{   9dp1NjOtAc  
  //根据需要完成任务的单向分派 IC-W[~  
public void Play(AudioMedia media) T|uG1  
{   >vNE3S_  
  media.Play(); 2D"aAI<P  
} /Y| <0tq  
} mEbj  
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)。 qG#ZYcVec  
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。 gVs@T'  
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: #X0Y8:vj  
public abstract class VideoMedia *Q;?p hr  
{ Bu4@FIK!C  
public abstract void Play(); =@MJEo`D  
}  x(A6RRh  
n{"a 0O  
public class RM:VideoMedia m5cRHo<9Y  
{ *4c5b'u  
public override void Play() &PFK0tY  
{ <BK?@Xy  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); "MyMByomQ  
} !'a <Dw5  
} ~g*5."-i  
}`]Et99Q5  
public class MPEG:VideoMedia 5)ooE   
{ |]b,% ?,U  
public override void Play() . $ HE  
{ '-P+|bZW4  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); h/*@ML+bB8  
} "lL/OmG  
} ?)7UqVyq  
/?*ut&hwv  
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。 ?3<Y/Vg%c  
  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: 3]kN9n{  
&5hs W1`  
public interface IMedia gq~"Z[T  
{ f0*_& rP  
void Play(); c~!ETwpHQ  
} z<8VJZd  
i\=I` Yn+  
public abstract class AudioMedia:IMedia wqgKs=y  
{ As j<u!L  
public abstract void Play(); g-cg3Vso  
} AsI.8"  
q&^H" fF  
public abstract class VideoMedia:IMedia qf{HGn_9~1  
{ So4#n7  
public abstract void Play(); c,#Nd@  
} rVp^s/A^;  
kH4m6p  
这样再更改MediaPlayer类的代码: l)V646-O,~  
public class MediaPlayer A:5P  
{   (iht LFp  
public void Play(IMedia media) \8USFN~(Y  
{   nPH\Lra  
  media.Play(); 7H4kj7UK  
} 9 7pnq1b  
} /'^ BH A|h  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Fzz9BEw(i  
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。 !$<Kp6  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 ^}lL@Bd|  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) .GWN~iR(  
{ !04 ^E  
IMedia media = null; ?"@SxM~\  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) P@Vs\wAT  
{ m; PTO$--  
  case ("mp3"):  JY_!G  
    media = new MP3(); }xY|z"&  
    break; o%K1!'  
        //其它类型略; "WH &BhQYD  
  case ("rm"): b(> G  
    media = new RM(); ;|f]e/El  
    break;   |V^f}5gd  
  //其它类型略; ,QLy }=N  
} nFwdW@E9  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); biVsbxYurq  
player.Play(media); X"%eRW&qu/  
} @== "$uRw  
m3|l-[!OA"  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 r$%,k*X^ k  
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。 -#g0  
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。 ZQmg;L&7  
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。 @FN1o4&3  
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: w7~&Xxa/  
public interface IMediaFactory d!"gb,ec  
{ M* dou_Q  
IMedia CreateMedia(); Apkb!"}>  
} ")w~pZE&+  
,fj~BkW{  
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: K:Z|# i-  
public class MP3Factory:IMediaFactory oM,UQ!x <  
{ vQ[ Tc V  
public IMedia CreateMedia() (R!.=95@  
{ s2K8|q=  
  return new MP3(); zZV9`cqZ{  
} "rw'mogRL  
} \G6V-W  
//其它工厂略; w^S]HzMd  
' &Nv|v\V  
public class RMFactory:IMediaFactory 4 rD&Lg'  
{ 2F:X:f  
public IMedia CreateMedia() (KR.dxzjf  
{ MA v-#  
  return new RM(); dkZ[~hEQG-  
} pFEU^]V3*  
} (- {.T  
//其它工厂略; "mcuF]7F  
D*8oFJub  
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。 Q5;EQ .#  
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: gn[h:+H&  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) YTfMYH=}  
{  j g_;pn  
IMediaFactory factory = null; OP DRV\  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) i\\,Z L  
{ 9>d~g!u=  
  //音频媒体 ^2mCF  
  case ("mp3"): 1@`mpm#Y  
    factory = new MP3Factory(); _"qX6Jc  
    break; UujKgL4  
  //视频媒体 </qli-fXB}  
case ("rm"): 9Oc(Gl5az  
    factory = new RMFactory(); Q_A?p$%;L  
    break;   R<ZyP~  
  //其他类型略; /^Zgv-n  
} 0,m@BsK  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); RZI4N4o  
player.Play(factory.CreateMedia()); lLuAgds`  
} y-vB C3  
WOf*1C  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 -[>G@m:?e  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: uh~,>~a|  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  Tv~Ys#  
{ 19^B610  
IMediaFactory factory = null; 1.q a//'RW  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 6s&%~6J,  
{     gz`P~7-w:  
  case ("mp3"): %2rUJaOgy$  
    factory = new MP3Factory(); sTF Ru  
    break; wfBf&Z0{  
    //其他类型略; WJw %[_W  
  case ("rm"): Z~ {[YsG  
    factory = new RMFactory(); nV?e(}D  
    break;   SR&'38UCe  
  //其他类型略; ^+Stvj:N  
} FLOSdMYdw  
IMedia media = factory.CreateMedia(); y ;T=u(}  
media.Play(); F7qQrE5bl  
} <}^l MBa  
g+92}$_  
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。 -$5nqaK?  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 ;PG,0R`Z;  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 1M/_:UH`  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: agxR V  
(%f2ZNen  
<appSettings> '5m`[S-IU  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> %^66(n)  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ;l2pdP4jf  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 5nJmabw3  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> tD !$!\`O  
</appSettings> fW.)!EPO  
rJ}k!}G  
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: \Dn an5H/  
private void InitMediaType() 8t Ef>  
{ NKS-G2 Y<P  
cbbMediaType.Items.Clear(); YkbZ 2J*-  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) Fl&Z}&5p  
{ \Z%V)ZRi=  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ~J,e^$u  
} ia}V8i  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; $mp'/]  
} nXnO]wXC  
-?&s6XA%#  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: p[M*<==4  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ON/U0V:v  
{ >rb8A6  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); -v7O*xm"  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); \@i4im@%xU  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; t)/:VImY  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 5L8)w5   
factoryDllName).Unwrap(); $"G=r(MW  
IMedia media = factory.CreateMedia(); &;O)Dw  
media.Play(); '-[~I>o%  
} dNMz(~A[Y  
ai,Nx:r   
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。 ~)\E&c  
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: (jY -MF3  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 '6&a8&:  
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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