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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) iS^IqS  
V[Jd1T  
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。 1e>,QX  
一、传统过程化设计思想 Zv*Z^; X9  
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: hYW<4{Gjr  
public class MediaPlayer DM%4 V|F"  
{   PZRm.vC)k  
private void PlayMp3() %<q l  
{ gekW&tRie  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); b"y][5VE  
} =M'y& iz-  
 ajayj|h  
private void PlayWav() ttPa[h{!  
{ mzz77i  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Y,kTk  
} 8qfg=mu+ %  
zUqt^_  
public void Play(string audioType) t/K<fy 6  
{   I"^ `!8<q  
  switch (audioType.ToLower()) 6U k[_)1  
  { zR_#c3o  
    case ("mp3"): !tT$}?Ano  
    PlayMp3(); D^Bd>Ey4  
    break; R)"Y 40nW  
    case ("wav"): p-zWfXn!P  
    PlayWav(); RbJ,J)C>  
    break;       A|V |vT7cb  
  }   hmOhXE[ a&  
} cZN+D D  
} P"%i 4-S  
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。 "]ow1{  
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。 -So&?3,\A@  
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! '~3a(1@8  
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。 :cmfy6h]  
二、面向对象设计思想 8Vj]whE  
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! h*f=  
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: x)wIGo  
public class MP3 XX5 ):1  
{ C G~ )`  
public void Play() /I3#WUc;![  
{ MC!K7ji  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 4Wq{ch  
} iq '3.-xYr  
}  '._8  
Yz0ruhEMk  
public class WAV !Re/W ykY  
{ ,>n 4 `A  
public void Play() z)'dDM D"  
{ q#-szZQ  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); \. A~>=:  
} MEbx{XC  
} W xyQA:3s  
t i)foam  
Public class MediaPlayer <`sVu  
{ ul+ +h4N  
  switch (audioType.ToLower()) `Y-uNJ'.N  
  { /_?E0 r  
    case ("mp3"): >A|6 kzC  
        MP3 m = new MP3(); h3D8eR.  
    m.Play(); *Wv]DV=\  
    break; ,8g~,tMr+  
    case ("wav"): XB-pOtVm  
    WAV w = new WAV(); 4w^B&e%  
w.Play(); e@s+]a8D-k  
    break;       6I(y`pJ  
  } Zr_{Z@IpU  
}   MI|DOp  
  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。 C_?L$3 U0  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) ]`&EB~K&NY  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 *A`hKx  
public class AudioMedia | QJ!5nb  
{ G8@({EY  
public void Play() %O;"Z`I  
{ 3=1aMQ  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 6#O n .Q  
} LbtcZ)D!  
} Dg/&m*Yl  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 L@w|2  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: AZxx%6  
public abstract class AudioMedia A"k6n\!n;  
{ _/ZIDIn  
public abstract void Play(); nbMnqkNb  
} VcT(n7  
{j[[E/8N!y  
public class MP3:AudioMedia g.X?wyg5  
{ =Z iyT$p  
public override void Play() ;g: TsYwM  
{ &F[/@  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 3x9O<H}  
} V< 0gD?Kx  
} [a\:K2*'  
@#1k+tSA,  
public class WAV:AudioMedia )H#Hs<)Qy  
{ Er Ji  
public override void Play() ' eO 4h^  
{ &}VGC=F;d  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); r80w{[S$  
} <O&L2E @~f  
} 9]BpP0f\  
^<$d Tr'  
public class MediaPlayer s2iR  }<  
{   RG[3LX/  
  //根据需要完成任务的单向分派 ~d ~$fR  
public void Play(AudioMedia media) |&3m'"(  
{   qi h7  
  media.Play(); d l@  
} ,2DKphh  
} oDTt+b  
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)。 ?UoA'~=  
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。 1?`,h6d*=  
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: q*TH),)J  
public abstract class VideoMedia "0+_P{w+  
{ @P6K`'.0  
public abstract void Play(); HQK%Y2S  
} gAC}  
!E,$@mvd  
public class RM:VideoMedia B cd6 ~  
{ g1JD8~a  
public override void Play() NTuS(7m  
{ bS<lB!  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); \f1r/e(G|  
} #tKc!]m  
} 0K`3BuBs  
|[}YM %e  
public class MPEG:VideoMedia g}@_ @  
{ "wmQ,=  
public override void Play() g4&zBn  
{ o8BbSZVu  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); "2)<'4q5)  
} RtGETiA\b  
} 'N)&;ADx-G  
cfMj^*I  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 uI@:\Rss  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: FEw51a+V  
5Jd&3pO  
public interface IMedia Ku*@4#<L6h  
{ ! ]&a/$U  
void Play(); aJ88U69  
} muo(bR8  
bdk"7N  
public abstract class AudioMedia:IMedia m.EI("n"J  
{ Gn #5zx#l  
public abstract void Play(); 5Az=)q4Q  
} <33[qt~  
q-eC=!#}  
public abstract class VideoMedia:IMedia k/=J<?h0  
{ .%<oy"_  
public abstract void Play(); X{P_HCd  
} ez&v"J  
Kjc"K36{L  
这样再更改MediaPlayer类的代码: SfyZ,0  
public class MediaPlayer )TFaG[tj  
{   VZ'[\3J  
public void Play(IMedia media) oh-Y  
{   8n?qm96  
  media.Play(); _-x|g~pV*  
} }RYr)  
} Zk"'x,]#  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 dE^:-t  
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。 {=PO`1H  
  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。 )&+j#:  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) UGj!I  
{ s[NkPh9&  
IMedia media = null; kjfZ*V=-  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 2aX|E4F  
{ Jm0P~E[n  
  case ("mp3"): 9TBkVbqV  
    media = new MP3(); S=~[6;G  
    break; Bab`wfUve  
        //其它类型略; Mg W0 ).  
  case ("rm"): (BEGt '7  
    media = new RM(); O&V}T#8n  
    break;   O;9u1,%w  
  //其它类型略; Dz:A.x@$*  
} 21bvSK  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); aB0L]i  
player.Play(media); f)l:^/WP+  
} w&hgJ  
Q4Zuz)r*  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 @AaM]?=P{  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 bdZ[`uMD  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 >A|(mc  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 YD H!N l  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: *9y)B|P^  
public interface IMediaFactory ci0)kxUBF  
{ >N62t9Ll[  
IMedia CreateMedia(); ST5L O#5  
} Q&@Ls?pu  
5,})x]'x  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: Fm_^7|  
public class MP3Factory:IMediaFactory u\ro9l  
{ G|Rsj{2'  
public IMedia CreateMedia() a\ fG)Fqp  
{ C$(US8:{  
  return new MP3(); #3>o^cN~8k  
} Qn(2UO!pD  
} ,7KP  
//其它工厂略; F&%@p&  
ztTj2M"  
public class RMFactory:IMediaFactory &l"/G%W  
{ jzI70+E  
public IMedia CreateMedia() >!848J  
{ rn $a)^!  
  return new RM(); 7DDd 1"jE  
} ?;zu>4f|  
} a\>+!Vq  
//其它工厂略; n/6#rj^$  
_v bCC7Bf8  
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。 Y<-h#_  
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:  <K;  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) C]414Ibi  
{ *`Swv`  
IMediaFactory factory = null; `ltc)$  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) FM;NA{  
{ _8A  
  //音频媒体 $s+/OgG4H  
  case ("mp3"): I{tY;b'w  
    factory = new MP3Factory(); `-fWNHs  
    break; Y[)b".K  
  //视频媒体 e+6mbJ7y  
case ("rm"): pFgpAxl  
    factory = new RMFactory(); "BT*9N=|  
    break;   _HF66)X7  
  //其他类型略; ,% "!8T  
} ">cLPXX  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 1/+d@s#t  
player.Play(factory.CreateMedia()); L#O1 >  
} hb#Nm6  
LvtHWt  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 U{i xok  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: IR;l{q&`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) vZ,DJ//U,  
{ R d'P\  
IMediaFactory factory = null; Gu+9R>  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 2?P H||  
{     %jk7JDvl  
  case ("mp3"): ~hD!{([  
    factory = new MP3Factory(); r5 tn'  
    break; X)oxNxZ[A  
    //其他类型略; m%m<-.'-  
  case ("rm"): 0DtewN{Z  
    factory = new RMFactory(); EyR~VKbJ'  
    break;   W[c[ulY&  
  //其他类型略; c?5?TJpm  
} %O6r  
IMedia media = factory.CreateMedia(); !yqe z  
media.Play(); "Vh3hnS~  
} A,67)li3  
-Zq\x'  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 6_|iXs(&  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 z^lcc7  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 m%zo? e  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: 3LGX ^J<f  
 _U.|$pU  
<appSettings> G0#<SJ,)  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> SU ,G0.  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> (P!r^87  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> DW( /[jo\  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> fg$#ZCi  
</appSettings> fi%)520  
&1 /OwTI4J  
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: WC0z'N({W  
private void InitMediaType() Kb X&E0  
{ M~%P1@%  
cbbMediaType.Items.Clear(); m`i_O0T  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 88Nx/:#Y*  
{ @)#EZQix  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 5aj%<r  
} I3gl+)Q  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; [|".j#ZlK  
} srPczVG*  
U!d|5W.{Q  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: zh{,.c  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {wy{L-X  
{ PRJ  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 8[b_E5!V  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ES-V'[+jDy  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; T:T`M:C.  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ^H"o=K8=  
factoryDllName).Unwrap(); &F- \t5X=i  
IMedia media = factory.CreateMedia(); QPX&P{!g  
media.Play(); cwuzi;f  
} >``sM=Wat  
BG|m5f  
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。 :FTx#cZ  
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: XHU\;TF  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 QC,fyw\  
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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