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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) s;5PHweWf  
 /?_{DMt  
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。 ;UWdT]>!?  
一、传统过程化设计思想 nt5 ~"8  
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: BO{J{  
public class MediaPlayer z%;\q$  
{   {yG)Ii  
private void PlayMp3() 8D+OF 6CM  
{ <MfB;M  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); z5{I3 Y!1  
} <o]tW4\(R  
pH"LZ7)DI0  
private void PlayWav() qKSM*k~  
{ '2.F-~  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); @Qx;J<{+g  
} %b!p{p  
)8Q|y  
public void Play(string audioType) .upcUS8  
{   fqZ!Bi  
  switch (audioType.ToLower()) `__CL )N|  
  { ?Z14l0iZ%d  
    case ("mp3"): ' !_44  
    PlayMp3(); U}qW9X;o  
    break; iSsy_ |  
    case ("wav"): !-;Me&"I=`  
    PlayWav(); h.7 1O"N  
    break;       *y0`P0V|8  
  }   8a05`ZdP  
} \<PX'mnO  
} Cu|n?Uk  
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。 :))AZ7_  
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。 3PJ  
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! 1DLQ Zq  
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。 H$[--_dI{  
二、面向对象设计思想 WrD20Q$9Q  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! {)%B?75~  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: goHr# @  
public class MP3 IXg${I}_Q  
{ 0[hl&7 Ab@  
public void Play() S`*al<m  
{ 1-qQp.Wj  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); mS );bs  
} hyTi':  
} UPgZj\t%{  
G A7  
public class WAV ~XZ1,2jA/  
{ B\("08x  
public void Play() dj]sr!q+  
{ aG" UV\  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); m|-O/6~  
} (JM4W "7'  
} 6dinC <[}  
Z,d/FC#y(  
Public class MediaPlayer @*c+`5)_  
{ Lv_6Mf(  
  switch (audioType.ToLower()) 8XY4  
  { Q% dpGI  
    case ("mp3"): (Bmjz*%M  
        MP3 m = new MP3(); )v|a:'%K_  
    m.Play(); Ne#nSx5,  
    break; #~#_) \l'F  
    case ("wav"): nxH$$}9  
    WAV w = new WAV(); 4 bJ3uIP#  
w.Play(); I&cb5j]C  
    break;       (te \!$  
  } %WO;WxG8^  
}   =LT({8  
  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。 F*NIs:3;  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Dgkt-:S/T|  
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。 P,v}Au( UI  
public class AudioMedia 7C 4Njei"  
{ Np=*B_ @8  
public void Play() %`}Qkb/Lyh  
{ wIY#TBu  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); `b] NB^/  
} oF*Y$OEu?c  
} PDir?'  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 / _cOg? o  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下:  Et- .[  
public abstract class AudioMedia 8F@6^9C  
{ ^X_%e|  
public abstract void Play(); `V?{  
} :]//{HF  
qt1# P  
public class MP3:AudioMedia [UI bO@e  
{ ZPMEN,Dw  
public override void Play() cdh1~'q/  
{ oZ8SEC "]  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 4+W}TKw  
} G_o/ lIz"  
} p,4z;.s$  
@.g4?c  
public class WAV:AudioMedia 2dq{n.cgs  
{ d+IPa<N  
public override void Play() (Q'XjN\#  
{ ;wN.RPE_^  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); +g.WO5A  
} 1/{:}9Z@  
} 2HTZ, W  
B;-oa;m:E=  
public class MediaPlayer '<Vvv^Er  
{   gWlmQl  
  //根据需要完成任务的单向分派 '!Sj]+  
public void Play(AudioMedia media) nnE@1X3  
{   W!Xgse3  
  media.Play(); sVC5<?OW!p  
} ?Rwn1.Z  
} F1+2V"~  
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)。 \e=@h!p  
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。 P_?1Rwm-45  
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: J[B8sa  
public abstract class VideoMedia x x 'XR'zK  
{ t4<#k=  
public abstract void Play(); ,sc>~B@Q  
} *|jqRfa"  
eR}d"F4W  
public class RM:VideoMedia SEuj=Vie#  
{ O/<jt'  
public override void Play() eIEcj<f  
{ -p)HH@6a  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); NT-du$! u  
} e)iVX<qb  
} u.arkp  
 <Nw?9P  
public class MPEG:VideoMedia W35nnBU  
{ Zkz:h7GUG-  
public override void Play() K E^_09  
{ I|PiZ1]2 Y  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); svQDSif  
} OI-%Ig%C#l  
} ,wFLOfV@  
<8y8^m`P9  
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。 7<KRB\)b&  
  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: -kJF@w6u  
[mwfgh&4%  
public interface IMedia ~pw_*AN  
{ c]n4vhUa5  
void Play(); XRz.R/  
} ,~3sba  
$b8>SSz  
public abstract class AudioMedia:IMedia J:Qp(s-N^:  
{ S1=c_!q%9  
public abstract void Play(); QvqBT  
} %] Bb;0G  
l >O]Cpt  
public abstract class VideoMedia:IMedia "w A8J%:  
{ Z>{8FzP.F  
public abstract void Play(); :2?'mKa7  
} ? &1?uc  
[OT@gp:  
这样再更改MediaPlayer类的代码: H(g&+Wcu=  
public class MediaPlayer T"0a&.TLj  
{   g3 qtWS  
public void Play(IMedia media) 2z-&Ya Qu  
{   Ii K&v<(]  
  media.Play(); zxj!ihs<  
} &,#VhT![  
} {6KU.'#iF  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 5i#B?+Y  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 Y<|L|b6  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 9sRP8Nj|  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ]]]7"a  
{ -x RsYYw  
IMedia media = null; #{]=>n)j  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) JD'/m hN0  
{ !k[ zUti  
  case ("mp3"): ~svu0[Vx  
    media = new MP3(); 2f-Z\3)9 J  
    break; m t*v@'l.  
        //其它类型略; jQ[Z*^"}  
  case ("rm"): 7kb`o y;(^  
    media = new RM(); 5Ut0I]h|z  
    break;   BkC(9[Ei  
  //其它类型略; ~PV>3c3l=  
} }%:?s6Ler  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); !Q?4sAB  
player.Play(media); -7yX>Hjl  
} :<jf}[w!  
u!X 2ju<  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 mq "p"iI  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 R vY`9D  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 /wK7l-S  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 hqE#BnQxP,  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: +wio:==  
public interface IMediaFactory ?Z.YJXoKZ  
{ ]f-e/8$`@  
IMedia CreateMedia(); !X,S2-}"  
} .a^/r'?  
-Pvt+I>  
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: {=(4  
public class MP3Factory:IMediaFactory q6,xsO,+  
{ qItI):9U  
public IMedia CreateMedia() , <[os  
{ =CJs&Qa2  
  return new MP3(); |, :(3Ml  
} 8G@FX $$Q  
} [6D>2b}:{[  
//其它工厂略; )XNcy"   
bM!`C|,[s  
public class RMFactory:IMediaFactory |l ~ADEg  
{ Kp99y  
public IMedia CreateMedia() 9R E;50h  
{ ?e ~*,6  
  return new RM(); gF:wdcO  
} A^m hPBT_  
} ROfmAc  
//其它工厂略; )dvOg'it  
x~mXtqg  
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。 g-]td8}#  
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: kiECJ@5p  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) v(0vP}[Q7E  
{ pLIBNo?  
IMediaFactory factory = null;  ^@ux  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) }cf-r>WaR  
{ AfY(+w6!K  
  //音频媒体 dNyc|P`U  
  case ("mp3"): !cq4+0{O;&  
    factory = new MP3Factory(); H11Wb(6Wu  
    break; !K@y B)9  
  //视频媒体 ^8\pJg_0  
case ("rm"): Obd!  
    factory = new RMFactory(); Rp|:$5&nE  
    break;   "C.$qk]  
  //其他类型略; ?@u &3/&  
} !]`]67lC  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Zdak))7  
player.Play(factory.CreateMedia()); WH/a#F  
} Ylf6-FbF  
D~ {)\;w^!  
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。 %:/;R_  
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: 1"k +K~:  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 0r@rXwz  
{ UC0 yrV  
IMediaFactory factory = null; O-|3k$'\z  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ~q9RZ#g13J  
{     m760K*:i\  
  case ("mp3"): T&h|sa(   
    factory = new MP3Factory(); ;J _d%  
    break; Hnaq+ _]  
    //其他类型略; n[clYi@e  
  case ("rm"): Fl O%O D  
    factory = new RMFactory(); %GIla *  
    break;   N Lo>"<Xb  
  //其他类型略; MRa>@Jn??A  
} x 1 _(j  
IMedia media = factory.CreateMedia(); E^qKkl  
media.Play(); z4<h)hh"k6  
} CUtk4;^y#  
II2oV}7?  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 ;S%wPXj&  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 ;uJVY)7a  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 \GkcK$Y  
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: 6D+9f{~r  
@3G3l|~>  
<appSettings> q}8R>`Z{  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ~!uK;hI  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> `j2z=5  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ,p2 Di  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> F8k1fmM]Y  
</appSettings> fGxa~Unx  
WT0U)x( m5  
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 :+ X3  
private void InitMediaType() B>'\g O\2  
{ C2VZE~U+  
cbbMediaType.Items.Clear(); 5yQgGd)  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) M"J $c42  
{ bySw#h_  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 8Ej2JMc  
} p&q&Fr-   
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Q'rG' |  
} )h/fr|  
>sP;B5S  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 3}vlj:L  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) DS^Q0 f  
{ `,|7X]%b  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 5H5< ft,  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); dW=]|t&  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; %>s y`c  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 5=$D~>-#  
factoryDllName).Unwrap();  /f2*J  
IMedia media = factory.CreateMedia(); t4Z.b 5g  
media.Play(); cBAA32wf  
} m3,v&Z  
Rk'pymap  
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。 Xh{EItk~oO  
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: c-3? D;  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 'tdjPdw  
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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