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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) J]&^A$  
<PLQY  
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。 C,;T/9  
一、传统过程化设计思想 %MG{KG=&o  
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: `wI$  
public class MediaPlayer /80H.|8O  
{   @JW HG1qJ  
private void PlayMp3() Sg%h}]~   
{ NS<C"O  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); rX7GVg@H  
} In[rxT~K}Q  
J#.f%VJ  
private void PlayWav() Cn"_x  
{ 3Pu8IXW  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 0BwxPD#6bv  
} Y\,aJL$  
vfd<qdi3p(  
public void Play(string audioType) q+znb'i-x  
{   TU6(Q,Yi|  
  switch (audioType.ToLower())  >akC  
  { y6dQ4Whv&  
    case ("mp3"): {Rdh4ZKh  
    PlayMp3(); g~ii^[W  
    break; d5>EvK U  
    case ("wav"): soRY M  
    PlayWav(); d[{!^,%x"  
    break;       i)]f0F  
  }   L PS,\+  
} y^e3Gyk  
} 9Trk&OB  
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。 Lu~E5 ,  
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。 mrq,kwM  
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! .EPv4[2%F8  
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。 op@=0d??  
二、面向对象设计思想 jXVvVv  
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! 0K6My4d{  
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: Yi]`"\  
public class MP3 em95ccs'-  
{ /N({"G'  
public void Play() :.tL~% q  
{ @eZBwFe  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); l[]cUE  
} "hQGk  
} H0!$aO  
6uv~.-T<l  
public class WAV -$kIVh  
{ pGfGGY>i%  
public void Play() gTgoS:M"_O  
{ i6A9|G$H  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); W`eYd| +C  
} 3.Ni%FF`  
} PP[{ c  
3`n5[RV  
Public class MediaPlayer X z2IAiAs'  
{ !!o 69  
  switch (audioType.ToLower()) >J3N,f  
  { _66zXfM<  
    case ("mp3"): 6.EfM^[  
        MP3 m = new MP3(); ^\e:j7@z  
    m.Play(); `2J6Dz"W  
    break; l#~Sh3@L(  
    case ("wav"):  _"%d9B  
    WAV w = new WAV(); e|):%6#  
w.Play(); Z #w1,n88  
    break;       J^ P/2a#a  
  } qO Zc}J0  
}   ^(N+s?  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 (4$lB{%  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 9V.)=*0hp  
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。 >f'n l  
public class AudioMedia l"IBt:  
{ J0d +q!  
public void Play() 'RQZU*8  
{ '}P)iS2  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); D4Uz@2_  
} KP _=#KD  
} KT{ <iz_  
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)。 ,":"Op61  
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: udp&U+L  
public abstract class AudioMedia 9w11kut-!  
{ @`wBe#+\  
public abstract void Play(); U[U$1LSS  
} gLl?e8[F  
z;#}u C  
public class MP3:AudioMedia wy&VClT  
{ Y'Wj7P  
public override void Play() u5V<f;  
{ EVgn^,  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 9^v|~f  
} VG&|fekF  
} zi-zg Lx  
wE%v[q[*X  
public class WAV:AudioMedia ~UK) p;|  
{ R!*UU'se  
public override void Play() r5lp<md  
{ D G7FG--  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 0z#+^  
} r.-NfK4  
} a=p3oh?%-O  
7<IrN\@U  
public class MediaPlayer F =iz\O!6  
{   fAUtqkB  
  //根据需要完成任务的单向分派 9m!4U2N,s  
public void Play(AudioMedia media) 0e q>  
{   w gATfygr  
  media.Play(); o6xl,T%  
} k W/3 Aq7r  
} $o/ ?R]h  
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)。 pA(@gisg  
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。 YXrTm[P  
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: k-e_lSYk&c  
public abstract class VideoMedia LNXhzW   
{ {n$9o  
public abstract void Play(); #96E^%:zL  
} ,_u8y&<|I  
;OPzT9  
public class RM:VideoMedia aODOc J N  
{ C<qJnB:B 9  
public override void Play() t+m$lqm  
{ kSB)}q6a  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); *ubLuC+b  
} @L{HT8utK3  
} D'Byl,W$   
 yZmQBh$  
public class MPEG:VideoMedia WZ6!VE {  
{ _)2N Fq  
public override void Play() z)43+8;  
{ ? Ew>'(Q  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); FEU$D\1y  
} _P,fJ`w   
} .Pxb9mW  
9e=F  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 1i bQ'bZ  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: 0/{-X[z  
zHDC8m  
public interface IMedia @_1$ <8  
{ ^a<=@0|  
void Play(); @hl5^d"l  
} <| Xf4.  
?P{C=Td2z  
public abstract class AudioMedia:IMedia sl |S9Ix  
{ t!D=oBCro  
public abstract void Play(); pOIFO =k  
} dr,j~s  
WDE_"Mm  
public abstract class VideoMedia:IMedia I[tU}ojP  
{ wqA5GK>m2  
public abstract void Play(); ]$0{PBndW  
} ;S,g&%N  
<`-"K+e!J  
这样再更改MediaPlayer类的代码: XRP/E_4  
public class MediaPlayer x9-K}s]%  
{   0 I;>du  
public void Play(IMedia media) (Clf]\_II  
{   zrnc~I+  
  media.Play(); e!eWwC9u  
} oJyC{G  
} L?Wl#wP\;*  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 `1M_rG1/+  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 Br \/7F  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 wT*`Od8w  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ;E* ^AW  
{ WYEvW<Hv  
IMedia media = null; m='+->O*'l  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) X903;&Cim  
{ =jg!@H=_i  
  case ("mp3"): YwB 5Zqr  
    media = new MP3(); s_D7?o  
    break; Z U f<s?  
        //其它类型略; F^A1'J  
  case ("rm"):  b$rBxe\  
    media = new RM(); 6\~m{@  
    break;   6D0uLh  
  //其它类型略; [>C^ 0\Z~  
} nU`vj`K   
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); -#rFCfPy^  
player.Play(media); k E6\G}zj  
} 1DZGb)OU  
4XX21<yn  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 B: {bmvy  
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。 G@,qO#5&  
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。 `pII-dSC%  
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。 &,NHk9.aq  
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: .JQR5R |Q  
public interface IMediaFactory Hb!Q}V+Kb8  
{ J )@x:,o  
IMedia CreateMedia(); i}+dctg/  
} v[ F_r  
]Ms~;MXlx5  
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: $t}L|"=8X  
public class MP3Factory:IMediaFactory )I!l:!Ij*D  
{ [gQ~B1O  
public IMedia CreateMedia() [DjdR_9*I  
{ J fsCkS  
  return new MP3(); tb0s+rb  
} =_ -@1 1a  
} $Fd9iJ!k  
//其它工厂略; 7p u*/W~  
7(gQ6?KsZ  
public class RMFactory:IMediaFactory Fp@eb8Pl  
{ {yspNyOx  
public IMedia CreateMedia() -R6z/P (}  
{  0m*0I >  
  return new RM(); Q#:,s8TW[  
} ly, d =  
} ~^Vt)/}Q  
//其它工厂略; 3ck;~Ncj<  
` D4J9;|;]  
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。 I5 2wTl0  
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: ] c'owj  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) T!;<Fy"p  
{ +)7NWR\  
IMediaFactory factory = null; +{#BQbx6  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) W]y$6P  
{ WMI/Y 9N  
  //音频媒体 ~ 4&_$e!  
  case ("mp3"): iP_rEi*-J  
    factory = new MP3Factory(); 8 3<kaeu,^  
    break; |\}f)Xp-  
  //视频媒体 oxad}Y  
case ("rm"): NZ.aI{  
    factory = new RMFactory(); bz>#}P=58G  
    break;   X^@d@xU4v  
  //其他类型略; DPe`C%Oc1  
} TbX ZU$[c  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); GZ4{<QG  
player.Play(factory.CreateMedia()); cb UVeh7Q  
} 0,/[r/=jT  
Q!|71{5U  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 7,O^c +  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: -> <_J4  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) QeQbO  
{ Wh4lz~D\@  
IMediaFactory factory = null; >|rL0  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) pF8'S{y  
{     LpF6e9V\Wp  
  case ("mp3"): |]B]0J#_  
    factory = new MP3Factory(); |%M%j'9  
    break; 0\ gE^=o[  
    //其他类型略; |Z "h q  
  case ("rm"): v=W%|iZ  
    factory = new RMFactory(); wicg8[T=B  
    break;   dY O87n  
  //其他类型略; UcK!v*3E  
} ___+5r21\  
IMedia media = factory.CreateMedia(); e%f8|3<6  
media.Play(); |0 Zj/1<$  
} 8)H"w$jq  
JUXK}0d%eN  
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。 5N[Y2  
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。 A&t}s #3  
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。 Ep'C FNbtW  
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: 0 Q1}u@G  
m.4y=69 &  
<appSettings> dA_s7),  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> Vj:PNt[  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> g xLA1]>{  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> D1Fc7! TV  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> :r~?Z6gK  
</appSettings> R2;-WxnN]  
v/m6(z  
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: $MR{3-  
private void InitMediaType() g|T' oK  
{ :{Y,Nsa  
cbbMediaType.Items.Clear(); 2Nj0 Hqjq  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 9w AP%xh  
{ :`uo]B"  
    cbbMediaType.Item.Add(key); #6YNgJNk  
} W*_ifZ0s.  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; $B(B  
} yC _X@o-n  
7aU*7!U  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: [` i;gx[^  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) u4Xrvfb,  
{ wv*r}{%7g[  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); c8u&ev.U  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); \C>I6{  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; q= tDMK'h  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, V1Fdt+#  
factoryDllName).Unwrap(); $QY(7Z"  
IMedia media = factory.CreateMedia(); '8W }|aF  
media.Play(); UV:_5"-  
} GCIm_ n  
3)`}#`T  
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。 O c" 2|X  
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: ~+|p.(I  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 C f<,\Aav  
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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