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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) 09G47YkSy1  
 fCJjFL:  
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。 [?KGLUmTAI  
一、传统过程化设计思想 5~:/%+F0=  
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: B,w ZI4oi*  
public class MediaPlayer Ox-eB  
{   'EXx'z;/#  
private void PlayMp3() |b.xG_-s1  
{ (?zD!% k  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); <"P-7/j3j  
} hdrsa}{g  
\y=oZk4  
private void PlayWav() 1hGj?L0m.  
{ X<[ qX*  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); |3@DCb T  
} hp9U   
A!x&,<  
public void Play(string audioType) pxd=a!(  
{   bSX/)')jU  
  switch (audioType.ToLower()) mOn_#2=KF  
  { OVe0{} j  
    case ("mp3"): DyGls8<\!  
    PlayMp3(); B#SVN Lv  
    break; (A6~mi r!  
    case ("wav"): KbvMp1'9P  
    PlayWav(); e}d(.H%l0  
    break;       X V;j6g  
  }   `a|&aj0  
} !.$L=>:V  
} A&~fw^HM  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 ^sLx3a  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 "W(Ae="60  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! V<I(M<Dj  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 RE%f'y  
二、面向对象设计思想 SNH 3C1  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! |9c~kTjK  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: }\7UU?@n  
public class MP3 @3O)#r}\  
{ '!Hs"{~{  
public void Play() E3wL n/<  
{ !ou#g5Q@z  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); A:r?#7 Ma  
} K -rR)-rI  
} - Fbp!*. u  
CPP~,E_  
public class WAV SE]5cJ'>  
{ Wx GD*%  
public void Play() 3Hom0g,V4  
{ ;J5z  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); x^ f)I|t  
} #lP8/-s^  
} ZLv/otf:|"  
vv @m{,7#Y  
Public class MediaPlayer nG!<wlY14P  
{ 2Kz+COP+  
  switch (audioType.ToLower()) xZ9:9/Vg  
  { n_e'n|T  
    case ("mp3"): ?W'p&(;  
        MP3 m = new MP3(); 3N+lWuE}K  
    m.Play(); cj8cV|8@  
    break; m,E$KHt (  
    case ("wav"): +JU , ^A#X  
    WAV w = new WAV(); i U$ ~H  
w.Play(); U4pIRa)S  
    break;       !SQcV'  
  } |/*Pimk  
}   F`nQS&y  
  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。 Z nc(Q  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) eyJ07  
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。 GlAI~\A  
public class AudioMedia p?:5 U[KM  
{ 5:h[%3'bB  
public void Play() G:=hg6 '  
{ 3`HK^((o  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); @0?!bua_|  
} >0IZ%Wiz  
} C|$q Vh>  
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)。 6gg8 h>b  
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: $E\|\g  
public abstract class AudioMedia d!y*z  
{ <=q} Nd\  
public abstract void Play(); \c}(rqT  
} dw bR,K  
Q6@<7E]y  
public class MP3:AudioMedia ^"/^)Lb!@M  
{ &N|$G8\CY  
public override void Play() Ic#xz;elM  
{ JQ&t"`\k  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 2d ! '9mA  
} i<m(neX[H  
} Pd*[i7zhC  
I0)`tQ +  
public class WAV:AudioMedia w )R5P[b  
{ >1~ /:DJ  
public override void Play() _/s"VYFZ  
{ i6`"e[aT[o  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); @p+;iS1}  
} %iN>4;T8  
} Dm>"c;2  
IU%|K~_n  
public class MediaPlayer NI >%v  
{   4>hHUz[_  
  //根据需要完成任务的单向分派 aLJm%uW6m&  
public void Play(AudioMedia media) g{65QP  
{   @X2*O9  
  media.Play(); |p11Jt[  
} {*ak>Wud  
} $cCC 1=dW  
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)。 V#t_gS  
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。 X W)TI  
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: Kx__&a  
public abstract class VideoMedia ji"g)d6  
{ 7RAB"T;?Q  
public abstract void Play(); _kj]vbG^;  
} sHP -@  
eU?hin@X  
public class RM:VideoMedia !'7fOP-J]  
{ #%0V`BS7n  
public override void Play() ~C.*Vc?|  
{ l4Xz r:]  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); rl*O-S/  
} Ifj&S'():  
} CLb6XnkcA\  
+L(amq;S  
public class MPEG:VideoMedia &NE e-cb[  
{ X%1TsCKMj  
public override void Play() rH+OXGoB  
{ 3FEJ 9ZyG  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); b'H'QY   
} RpHlq  
} }'X=&3m  
hvd}l8  
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。 Y ::0v@&(  
  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: lfGyK4:  
C$3*[  
public interface IMedia T(4d5 fY  
{ ]T4/dk&|o^  
void Play(); y7R#PkQ~  
} m o0\t#jA  
o\AnM5  
public abstract class AudioMedia:IMedia $`=p]  
{ f-=\qSo  
public abstract void Play(); :$5A3i  
} ]rmBM  
5\-uo&#  
public abstract class VideoMedia:IMedia pJpapA2l*6  
{ Nkdv'e\  
public abstract void Play(); nR!e(  
} ( ?V`|[+u  
FqKJids-  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ;t`  ?|  
public class MediaPlayer EP;/[O  
{   !QUY (  
public void Play(IMedia media) j =_rUc'Me  
{   K~x,so  
  media.Play(); T5BZD +Ta  
} weitDr6  
} wucdXj{%  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 l.[pnLD  
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。 CI|lJ  
  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。 kmuksT\)a  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) "cH RGJG#  
{ <P9fNBGa  
IMedia media = null; Y4T")  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) e _vsiT  
{ %B3~t>  
  case ("mp3"): [}X|&`'i  
    media = new MP3(); ?mQ^"9^XS  
    break; &v\F ah U  
        //其它类型略; cpY {o^  
  case ("rm"): Hh<H~s [  
    media = new RM(); ~,'{\jDrS  
    break;   SGd]o"VF  
  //其它类型略; ZS Med(//b  
} ]-PzN'5\'  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); I0=_=aZO(  
player.Play(media); gwZ<$6  
} &4'< {  
'nJF:+30ZH  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 *p l6 V|  
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。 LzygupxY!  
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[OWp  
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。 HDyf]2N*N  
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: -DDA b(2*  
public interface IMediaFactory 'X~tt#T  
{ h\m35'v!  
IMedia CreateMedia(); v1h(_NLI!  
} sE9FT#iE  
8 WP>u8&  
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: $o6/dEKQ  
public class MP3Factory:IMediaFactory -H1=N  
{ x "W~m.y$h  
public IMedia CreateMedia() *2X6;~  
{ ~/:vr  
  return new MP3(); h@)U,&  
} KuNLu31%  
} WSThhI  
//其它工厂略; +,Dc0VC?  
t@RYJmW  
public class RMFactory:IMediaFactory WlL(NrVA@@  
{ ;D5>iek5  
public IMedia CreateMedia() }E`Y.= S  
{ 3f|}p{3  
  return new RM(); b`0tfXzS5  
} L aTcBcI  
} ` ]|X_!J-  
//其它工厂略; [f6uwp  
pMF vL  
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。 ,'NasL8?We  
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: .^YxhUH,G  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) p_r`"  
{ $QX$rN  
IMediaFactory factory = null; ROO*/OOd  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ?7{U=1gb$  
{ 5Z=4%P*I  
  //音频媒体 f^%3zWp|-  
  case ("mp3"): PSrx !  
    factory = new MP3Factory(); &\zYbGU  
    break; A`c22Ls]  
  //视频媒体 ,"qCz[aDN1  
case ("rm"): "EW8ll7r  
    factory = new RMFactory(); M,Gy.ivz  
    break;   :XKYfc_y  
  //其他类型略; ~G@NWF?7  
} [%IOB/{N  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Da^q9,|  
player.Play(factory.CreateMedia()); /iW+<@Mas  
} ]kh]l8t^  
Rq4; {a/j  
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。 >Wg= Tuef  
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: Y#U.9>h  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 9t! d.}  
{ ?y>N&\pt2  
IMediaFactory factory = null; g/?Vl2W  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) j*=!M# D  
{     @uSO~. 7  
  case ("mp3"): Jcw^Z,  
    factory = new MP3Factory(); 6#w>6g4V~R  
    break; G,8mFH  
    //其他类型略; QE<Z@/V*a  
  case ("rm"): OqGp|`  
    factory = new RMFactory(); (qcFGM22U  
    break;   $C16}^  
  //其他类型略; OT#@\/>  
} m l`xLZN>L  
IMedia media = factory.CreateMedia(); E4#{&sRT  
media.Play(); QE]@xLz   
} =g% L$b<i  
+cpb!YEAb  
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。 U#<d",I  
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。 YV>a 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。 FT).$h~+4  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: iIfiv<(ChM  
IPo t][ N>  
<appSettings> +Z#=z,.^  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> K5>3  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> eAHY/Y!  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 5!0iK9O  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> (6,:X  
</appSettings> AvL /gt:  
%$BRQ-O  
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: 7uBx  
private void InitMediaType() {uDW<u_!  
{ =fSTncq  
cbbMediaType.Items.Clear(); G/ x6zdk  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) b1xE;0uR  
{ Y;af|?U*6:  
    cbbMediaType.Item.Add(key); KFM[caKeJO  
} q 4BXrEOw  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; &+9 ;  
} ]dycesc'  
\Y#  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: _KRnx-  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) =lNW1J\SW  
{ V[ UOlJ  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); @Z]0c=-+  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); bR`5g  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; (lsG4&\0F  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, K^{j$  
factoryDllName).Unwrap(); Aez2n(yac  
IMedia media = factory.CreateMedia(); vuQA-w7  
media.Play(); hB?#b`i^  
} ;NP-tA)  
/%YW[oY{V  
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。 [bLKjD  
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: @`.4"*@M  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 0+&WIs  
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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