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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) ,%Go.3i[  
Qdt4h$~V"  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 3+:F2sjt  
一、传统过程化设计思想 s>pM+PoGYd  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: EhWYFQ  
public class MediaPlayer C?OqS+  
{   !i4/#H  
private void PlayMp3() Lp1\vfU<+  
{ I(rZ(|^A  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); +g.lLb*#  
} * I)F5M  
<D}yqq@|  
private void PlayWav() |FED<  
{ 4eD>DW  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); QYB66g:  
} qS|ns'[  
UO~Xzx!e  
public void Play(string audioType) rl/]Ym4j  
{   pc+'/~  
  switch (audioType.ToLower()) 8cKP_Ec  
  { n?a?U:  
    case ("mp3"): >^!)G^B  
    PlayMp3(); 1@}s:  
    break; *'l|ws  
    case ("wav"): f3;.+hJ])  
    PlayWav(); 1 r9.JS  
    break;       zEBUR%9  
  }   b=$(`y  
} UiE 1TD{  
} 5Z]]xR[  
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。 Q0j4 c  
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。 Crg@05Z  
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! vRI0fDu  
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。 !pJd^|4A]  
二、面向对象设计思想 4QZ|e{t  
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! pB;8yz=  
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: 59k[A~)~  
public class MP3 ORDVyb_x  
{ *xV  
public void Play() 9YQYg@+R  
{ k]"DsN$  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ][?@) )  
} +"?O2PX  
} :P/0"  
4N K{RN3  
public class WAV &x.n>O  
{ 1}/37\  
public void Play() nBg  tK  
{ JIOeDuw+  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); E{8-VmY  
} Sv>bU4LHf  
} B;Dl2k^L  
~q,Wj!>Ob  
Public class MediaPlayer '_fj:dy  
{ a<CJ#B2K  
  switch (audioType.ToLower()) NK!#K>AO  
  { /6@$^paB  
    case ("mp3"): n4A#T#D!t3  
        MP3 m = new MP3(); s`dwE*~  
    m.Play(); +@mgb4_  
    break; *|*6 q/  
    case ("wav"): \ $Q?  
    WAV w = new WAV(); Lk`,mjhk  
w.Play(); ~ !7!Y~(+  
    break;       bNh~=[E  
  } 4?',E ddo  
}   V2oXg  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 Xaw&41K  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) d`sIgll&n  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 phP%  
public class AudioMedia =IEei{  
{ c[zGWF#1>  
public void Play() w|[{xn^R  
{ /oC@:7  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); P ~rTuj  
} =u<jxV9  
} `)n/J+g  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 p%#=OtkC  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: ZxoAf;U~  
public abstract class AudioMedia S%IhpTSe6  
{ VlFhfOR6t  
public abstract void Play(); s$ZKd  
} shuoEeoo  
r"$~Gg.%(  
public class MP3:AudioMedia hOM#j  
{ VK[`e[.C  
public override void Play() ["BD,mB  
{ Xf%wW[~  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ojbms>a  
} i~ITRi@  
} m ?#WQf  
Jq8:33s   
public class WAV:AudioMedia z;lWr(-x  
{ <d~IdK'\x  
public override void Play() F x3X  
{ 7OdJ&Gzd  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); /;;$9O9  
} "}^}3"/.  
} Z_ (P^/  
p"|0PlW  
public class MediaPlayer ?F^O7\rw  
{   Lt2<3DB  
  //根据需要完成任务的单向分派 3FsX3K,_X  
public void Play(AudioMedia media) F-GrQd:O=  
{   "VgPaz#  
  media.Play(); 1qE*M7_:E>  
} >p>B-m  
} ~ yu\vqN  
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)。 JLh{>_Rr  
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。 Ocf:73t  
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: V*%Lc9<d  
public abstract class VideoMedia <G /a-Z  
{ cIQ e^C  
public abstract void Play(); Rc#c^F<  
} ?XnKKw\  
UI_u:a9Q/  
public class RM:VideoMedia `2a7y]?  
{ .mvpFdn  
public override void Play() k~=W1R%  
{ 8fC 5O  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); D[Kq`  
} 0}wmBSl  
} +?ilTU  
qK,PuD7i"  
public class MPEG:VideoMedia !CUX13/0  
{ 6fV;V:1{  
public override void Play() ij&T \):d  
{ UhbGU G  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 1JY3c M  
} UUR` m  
} d_)VeuE2  
d 6zfP1lQ  
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。 !BEl6h  
  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: ;6tGRh$b  
zdgSqv  
public interface IMedia _.+2sm   
{ T3In0LQ  
void Play(); ,A;wLI  
} VL8yL`~zc.  
*x@.$=NF"  
public abstract class AudioMedia:IMedia XpT+xv1`;  
{ c+.?+g  
public abstract void Play(); Dz<vIMLF{  
} ~vw$Rnotz  
[z r2\(  
public abstract class VideoMedia:IMedia `c'R42S A  
{ Qt"i  
public abstract void Play(); 9k3RC}dEr  
} \PM5B"MDZ  
p&W{g $D>  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 0'O6-1Li  
public class MediaPlayer .Gn-`  
{   r(p@{L185  
public void Play(IMedia media) I0v4TjHH  
{   VPUm4%?p$  
  media.Play(); FV5~sy  
} 2i~zAD'  
} N&]_U%#Q  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 +J  <<me4  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 4C`p`AQqpQ  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 DNGj81'c  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) x?n13C  
{ +W^$my)<  
IMedia media = null; +.IncY8C$  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @9\L|O'~?  
{ f6JC>Np  
  case ("mp3"): k'PNfx\K  
    media = new MP3(); `c/mmS  
    break; ?.6fVSa  
        //其它类型略; o>@9[F,h+  
  case ("rm"): Ht&%`\9s  
    media = new RM(); _7N^<'B  
    break;   %]fi;Z  
  //其它类型略; R[f@g;h  
} 9 $ Ud\   
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); LHHDD\X   
player.Play(media); c-=z<:Kf  
}  y aLc~K  
` l}+BI`4  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 BB3wG*q  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 <iN xtD0  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 \) vI-  
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。 ;)'  
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: {]3Rk  
public interface IMediaFactory ~s -"u *>  
{ IpKpj"eoLy  
IMedia CreateMedia(); Oi,:q&  
} +|6 u 0&R^  
]=jpqxlx  
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: OG{vap)  
public class MP3Factory:IMediaFactory DW0UcLO  
{ DRmN+2I  
public IMedia CreateMedia() 1LonYAHF  
{ iU"{8K,  
  return new MP3(); 4<q'QU#l<  
} gYW  
} q*d@5  
//其它工厂略; zi= gOm  
$-"V 2  
public class RMFactory:IMediaFactory 'h{| ]  
{ :{M1]0 NH  
public IMedia CreateMedia() ,]Q i/m  
{ 2PG= T/  
  return new RM(); Z=[?T f  
} xOBzT&  
} Y!fgc<]'&  
//其它工厂略; xL} ~R7  
m$80D,3  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 #ByrX\  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: z-`-0@/A$  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) GCv*a[8?n  
{ *."a>?D~  
IMediaFactory factory = null; T Y*uK  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) T5? eb"  
{ kC=h[<'  
  //音频媒体 Jpr`E&%I6  
  case ("mp3"): wSIfqf+y  
    factory = new MP3Factory(); Ob m%\h  
    break; AlhPT (  
  //视频媒体 |QxT"`rT  
case ("rm"): 3FE=?Q  
    factory = new RMFactory(); 3p#BEH<re  
    break;   ~#nbD-*#  
  //其他类型略; uJu#Vr:m  
} MT(G=r8  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); XS`=8FQ  
player.Play(factory.CreateMedia()); $p~X"f?0  
} uH=^ILN.  
;SVAar4r  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 !1fAW! 8  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: }8)iFP&"  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +nm?+ F  
{ >%Nqgn$V  
IMediaFactory factory = null; 2/.I6IbL  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Nc[[o>/Cb  
{     IM*T+iRKqF  
  case ("mp3"): `cn}}1Lg]  
    factory = new MP3Factory(); i[rXs/]  
    break; Lk:Sju  
    //其他类型略; {>8u/  
  case ("rm"): L__J(6,V2  
    factory = new RMFactory(); vu=`s|R  
    break;   O&ZVu>`g  
  //其他类型略; Yo a|.2f  
} :+$/B N:iO  
IMedia media = factory.CreateMedia(); EViQB.3w\  
media.Play(); >cRE$d?  
} D<UX^hU   
O [v(kH'  
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。 ;@ lC08SE  
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。 I%gDqfdL  
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。 GZk{tTv  
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: qTi%].F"G  
.C?rToCY  
<appSettings> 9w08)2$ Na  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> VKb'!Ystl  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> i)mQ?Y#o  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> \*.u (8~2o  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> $zYo~5M?i-  
</appSettings> 5dem~YY5  
d;WXlE;  
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: ZZ@1l  
private void InitMediaType() L"ob ))GF  
{ ,V{Cy`bi  
cbbMediaType.Items.Clear(); 8CN~o|uN  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) +u]L# ].;  
{ HVkq{W|w  
    cbbMediaType.Item.Add(key); %MUh_63bB  
} @-H D9h  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; _ tO:,%dL  
} (Aw!K`0Y1  
2nA/{W\hC  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: #5/.n.X"  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ac< hz0   
{ fqQ(EVpQ  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); &<\i37y  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); iqh"sx{5bp  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; z*BGaSX %  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ;JAb8dyS2  
factoryDllName).Unwrap(); })^%>yLfc|  
IMedia media = factory.CreateMedia(); |6y(7Ha  
media.Play(); )Ept yH  
} cO^}A(Ma(  
jo ^+  
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。 \V/;i.ng  
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: />[X k  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 7PG|e#  
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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