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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) ZM4q@O)/  
lf Wxdi  
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。 r$.ek\D5  
一、传统过程化设计思想 k*lrE4::a  
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: odj|" ZK  
public class MediaPlayer _>&zhw2  
{   3:);vh!  
private void PlayMp3() \_BaV0<  
{ h4.ZR={E  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ?M\3n5;  
} BIX%Bu0'f  
LI(Wu6*Y  
private void PlayWav() Yo:>m*31  
{ uZW1 :cx  
  MessageBox.Show("Play the wav file.");  H\)on"  
} Ym0Xl(Se  
(MbI8B>  
public void Play(string audioType) {)jQbAr(G  
{   tQUp1i{j\  
  switch (audioType.ToLower()) G~YV6??  
  { Y_f6y 9?ZE  
    case ("mp3"): yjN|PqtSV  
    PlayMp3(); >mh:OJH45  
    break; T`f9 jD  
    case ("wav"): 7eh}Je8  
    PlayWav(); QbS w<V  
    break;       S{J$[!F  
  }   %.<w8ag  
}  aA0aW=R  
} VJJw"4DJ  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 V^.~m;ETu]  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 ~M43#E[oOF  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! G|X1c}zAL  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 SOeL@!_  
二、面向对象设计思想 "K~+T\^|k  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! iVnrv`k,  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下:  ZY keW  
public class MP3 f@>27&'WV  
{ 8[}MXMRdb  
public void Play() 4JP01lq'\  
{ D<Ads  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ^9"|tWf6O  
}  ae#7*B  
} 1>l {c  
oREZ^pE@  
public class WAV nG{j x_{`  
{ J&Le*R'  
public void Play() Bz!ddAvlK  
{ TvMY\e  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); hIPDJ1a  
} &~^"yo#b  
} 4z[Z3|_V  
j}S  
Public class MediaPlayer C6O1ype  
{ Z]oa+W+  
  switch (audioType.ToLower()) (zye Ch  
  { Y.jg }oV  
    case ("mp3"): c9i CH~  
        MP3 m = new MP3(); #). om*Xh  
    m.Play(); . |KxQn}  
    break; :NS;y-{^^y  
    case ("wav"): xzIs,i}U  
    WAV w = new WAV(); >RE&>T^8  
w.Play(); <k}>eGn  
    break;       kw|bEL9!u  
  } f{WJM>$:  
}   <}N0 y*m  
  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。 '-gk))u>)  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) :3{@LOil^  
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。 Og"50-  
public class AudioMedia ObMsncn  
{ 1wqCoDgkp  
public void Play() fy9{W@E3p  
{ *sB=Ys?  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); qV8;;&8r  
} eJ$?T7aUf  
} z15(8Y@2]  
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)。 $9Y2\'w<h6  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: Hfm4  
public abstract class AudioMedia +z;xl-*[  
{ #qm<4]9 1  
public abstract void Play(); NZ9`8&93  
} J'^BxN&  
SM! [ yC  
public class MP3:AudioMedia F)5QpDmqb  
{ 1H-R-NNJ:  
public override void Play() RYS]b[-xZz  
{ JB''Ujyi  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 9v 0.]  
} X#1So.}c  
} RE!MX>sOEq  
H*EQ%BLW^,  
public class WAV:AudioMedia DT n=WGm)  
{ %!p14c*J H  
public override void Play() 4 lJ@qhV  
{ RAXqRP,iw  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 6bo,x  
} : gv[X  
} aW4tJN%!  
o(C({]UO/  
public class MediaPlayer -(Taj[;[  
{   /2Y Nu*v  
  //根据需要完成任务的单向分派 1S0Hc5vw  
public void Play(AudioMedia media) J0mY=vX  
{   w0^(jMQe^  
  media.Play(); *G>V`||RW  
} Qf7]t-Kp  
} <74q]C  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 =@gH$Q_1  
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。 ?VS {,"X  
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: zUIh8cAoE  
public abstract class VideoMedia \TC&/'7}  
{ qJ#?=ITE  
public abstract void Play(); c<DsCzX  
} +lO Y IQ  
\qV5mD]"M  
public class RM:VideoMedia >xJt&jW-  
{ {B?%r[nW  
public override void Play() 0 6 K8|K  
{ )'DFDrY  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); !ssE >bDa  
} /PQg>Pa85  
} n?!.r c  
')Ozz<{  
public class MPEG:VideoMedia u0w2v+  
{ 7$,["cJX  
public override void Play() L>xcgV7  
{ [UR+G8X21m  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 5}e-\:J >B  
} $-M1<?5  
} J U}XSb  
W4|1wd}.t  
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。 WI[6 l6  
  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: 92+({ fg W  
%jqBYn0q'  
public interface IMedia E J q=MP  
{ H6bomp"  
void Play(); V1xpJ  
} \ $X3n\  
`: i|y  
public abstract class AudioMedia:IMedia K)l{3\9l|  
{ " *kWM  
public abstract void Play(); Vy16Co  
} qECc[)B  
onG,N1`+  
public abstract class VideoMedia:IMedia (}gF{@sn  
{ +g7Iu! cA  
public abstract void Play(); Q%o   
} ,Xo9gn  
zRsT6u  
这样再更改MediaPlayer类的代码: FspI[g UN,  
public class MediaPlayer )amdRc  
{   Vu^J'>X  
public void Play(IMedia media) jEit^5^5|  
{   4-ZiKM  
  media.Play(); }I#;~|v~<  
} < LzN/I aJ  
} #wx0xQ~,J  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 l \xIGs  
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。 wb"Jj  
  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。 8kH'ai  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) T>kJB.V:oQ  
{ cV&(L]k>`  
IMedia media = null; Itj|0PGd  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) }Jjq]lW  
{ j 7a;g7.  
  case ("mp3"): N#Qby4w >  
    media = new MP3(); , $78\B^  
    break; ^^3 >R`  
        //其它类型略; xO"5bj  
  case ("rm"): i*9eU*i|H  
    media = new RM(); o Ep\po1  
    break;   =QRLKo#_  
  //其它类型略; H]}Iw5Z  
} 8 6?D  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); eZI&d;i  
player.Play(media); }P-9\*hlm  
} ,Y &Q,  
JQQD~J1)E  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 1 (P >TH  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 +@usJkxul  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 g#9KG  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 /<zBcpVNV  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: n KDX=73  
public interface IMediaFactory 4LUFG  
{ pjIXZ=  
IMedia CreateMedia(); H.O7Y  
} 7 82NiVed  
7{."Y@  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: >6r&VZu*n  
public class MP3Factory:IMediaFactory D GOc!  
{ 7KuTC%7  
public IMedia CreateMedia() '#u |RsZ  
{ DWm$:M4 z  
  return new MP3(); y9Yh%M(  
} e,`+6qP{  
} r}D`15IHJ  
//其它工厂略; 1i2jYDB"  
jW?.>(  
public class RMFactory:IMediaFactory t#6gjfIi  
{ N''9Bt+:  
public IMedia CreateMedia() -;Cl0O%  
{ e|"`W`"-  
  return new RM(); Y]B2-wt-  
} l: 1Zq_?v;  
} ,)S|%tDW  
//其它工厂略; \W??`?Idh  
Hd2Sou4-j  
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。 ~iEH?J%i1r  
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: SZK~<@q5  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) .CQ IN]iD  
{ ?G0=\U< o,  
IMediaFactory factory = null; 1UyI.U]  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) A;Xn#t ,(K  
{ IUbYw~f3  
  //音频媒体 2[qO;js  
  case ("mp3"): X/2Xr(z"k  
    factory = new MP3Factory(); .OX.z~":y  
    break; sJw3o7@pg  
  //视频媒体 !OPa `kSh  
case ("rm"): [=S@lURzm@  
    factory = new RMFactory(); JV(|7Sk  
    break;   qD7# q]  
  //其他类型略; `[VoW2CLH+  
} 3xp%o5K  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 1ncY"S/VO  
player.Play(factory.CreateMedia()); %]r@vjeyd  
} xo7H^!_   
d_1w 9 F A  
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。 EoIP#Cnd1  
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: "Z&{  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) [fxAj]  
{ T AwA)Zg  
IMediaFactory factory = null; 7W5FHZd'  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) T&w3IKb|}  
{     4F)z-<-b  
  case ("mp3"): .!l#z|/x  
    factory = new MP3Factory(); \_De( p  
    break; &]16Hb~  
    //其他类型略; }yK_2zak5i  
  case ("rm"): A^bg*t,  
    factory = new RMFactory(); V78QV3  
    break;   NVcL9"ht*@  
  //其他类型略; %fJ*Ql4M  
} .Rd@,3  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Beiz*2-}a  
media.Play(); xzz[!yJjG  
} azS"*#r6}  
0p*(<8D}  
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。 dfO@Yo-?*'  
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。 `:}GE@]  
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。 |A 8xy#  
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: 4F??9o8}  
)l\BZndf  
<appSettings> H}dsd=yO  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> do+HPnfDzU  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> tceQn ^|<  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 5m=3{lBi  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> *&% kkbA  
</appSettings> 8ooj)  
9"I/jd0B  
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: b_W0tiyv%  
private void InitMediaType() vp[~%~1(  
{ .NiPaUzc<  
cbbMediaType.Items.Clear(); z X2BJ  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) O)Nj'Hcu  
{ zX{ [Z  
    cbbMediaType.Item.Add(key); \2L%%M  
} V\r5  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; t(\d;ybyx  
} x5c pv  
])7t!<  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: [`6|~E"F  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) k8GcHqNHx  
{ :@`Ll;G  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); z<m,Xj4w  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); f:KKOLm  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; u;F++$=  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, =L#tSa=M"  
factoryDllName).Unwrap(); <DvpqlT  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ,}=x8Xxr  
media.Play(); @Vr?)_ 0  
} Hh(_sewo  
ZgcA[P  
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。 AVZ-g/<  
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: _`+ !,kG[  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 n,wLk./`  
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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