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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) EemKYcE@Nr  
(^a;2j9  
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。 L{^DZg|E  
一、传统过程化设计思想 pJa FPO..|  
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: &%qD Som3  
public class MediaPlayer )r?i^D&4  
{   o,\%c" mC  
private void PlayMp3() V]k!]  
{ a2=wJhk  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); mu"]B]  
} .j}u'!LKul  
A$XjzTR  
private void PlayWav() nQ$N(2<Fe  
{ (m04Z2#  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); mZ/B:)_  
} 1LPfn(  
:jp?FF^j;  
public void Play(string audioType) ?783LBe  
{   '12|:t&7  
  switch (audioType.ToLower()) wmo'Pl  
  { & p_;&P_  
    case ("mp3"): ` V^#Sb  
    PlayMp3(); bk6$+T=>  
    break; :-"J)^V  
    case ("wav"): {]D!@87  
    PlayWav(); ziH2<@  
    break;       j~Gu;%tq  
  }   bq(*r:`"  
} g=U?{<8.m  
} X'?v8\mPK  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 -'}iK6  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 /WHhwMc!  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! p Hg8(ru|  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 lh#GD"^(w&  
二、面向对象设计思想 uhc0,V;S  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! G=nFs)z  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: /$eEj  
public class MP3 E0O{5YF^T  
{ FJU)AjS~  
public void Play() ^ w&TTo(  
{ )D[xY0Y~  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); }7.q[ ^oF  
} EL}v>sC  
} M;iaNL(  
*|E@ 81s#  
public class WAV C>K/C!5?  
{ s}z,{Y$-t  
public void Play() t9`NCng 5  
{ ~36c0 =  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); *(>$4$9n  
} ]oya<C6pR  
} 0x`:jz`  
&y(aByI y  
Public class MediaPlayer @nT8[v  
{ (QRl -| +  
  switch (audioType.ToLower()) 23OV y^b  
  { aSF&^/j  
    case ("mp3"): 6op\g].P  
        MP3 m = new MP3(); RDqC$Gu  
    m.Play(); /GeS(xzQ  
    break; |Q I3H]T7  
    case ("wav"):  +;!w;t  
    WAV w = new WAV(); F_r eBPx  
w.Play(); /uyQ>Y*-\Y  
    break;       4Dd9cG,lN  
  } D$mrnm4d  
}   l:|Fs=\  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 H~~(v52wD  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) A&M/W'$s  
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。 4xYo2X,B  
public class AudioMedia < Ihn1?  
{ <bjy<98LT  
public void Play() '~2v/[<`}  
{ |1<Z3\+_/  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ^CE:?>a$  
} ttKfZ0  
} hN:Z-el  
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)。 5-3gsy/Mo  
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: ^7''x,I  
public abstract class AudioMedia U)PumU+z$u  
{ 0Gs]>B4r/  
public abstract void Play(); Ucy9fM  
} ;C{_T:LS  
'9[_ w$~(  
public class MP3:AudioMedia  y]+A7|  
{ /vV 0$vg  
public override void Play() .Lp-'!i  
{ 8)tyn'~i  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); .cabw+& 7  
} b;O+QRa  
} 8&;dR  
co@8w!W  
public class WAV:AudioMedia lz*2wGI9  
{ @t^ 2/H ?O  
public override void Play() kj#yG"3+  
{ ~k%\ LZ3s  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); )~n}ieS  
} 0IdD   
}  {Eb6.  
Iymz2  
public class MediaPlayer evR=Z\ _  
{   <f*0 XJ#  
  //根据需要完成任务的单向分派 qXF"1f_+  
public void Play(AudioMedia media) :ox CF0Y  
{   FV9RrI2  
  media.Play(); HkN +:  
} cs5Xd  
} 4<Y?#bm'  
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)。 *,pqpD>  
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。 `Qhh{  
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$2Y)  
public abstract class VideoMedia 6GN'rVr!Z  
{ ;uDFd04w [  
public abstract void Play(); X<{m;T `  
} &Xav$6+Z1J  
Ll`apKr  
public class RM:VideoMedia $d=lDN  
{ z W _'sC  
public override void Play() YH>n{o;- ?  
{ ;@ e |}Gk  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 0#7 dm9  
} ex1ecPpN  
} LQjqwsuN{  
x9e 9$ww}  
public class MPEG:VideoMedia vKC>t95  
{ )'g vaT  
public override void Play() g;h&Xkp  
{ 9T1G/0k-  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 0d2%CsMS"D  
} tFQFpbI  
} z|2liQrf+  
KOQTvJ_#  
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。 Bz{ g4!ku  
  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: Vh8uE  
5-*]PAC  
public interface IMedia e'Pa@]VaC  
{ Cw}\t!*!  
void Play(); +=_Pl7?  
} 7`}z7nk  
ZS+2.)A  
public abstract class AudioMedia:IMedia q|l|gY1g)  
{ -{h[W bf  
public abstract void Play(); (G VGoh&  
} ?2TH("hV$  
Z7^}G=*  
public abstract class VideoMedia:IMedia p"@|2a  
{ X`b5h}c  
public abstract void Play(); t/Fe"T[,V  
} Q  [{vU  
F*4+7$E0B  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 1|VJND  
public class MediaPlayer NP8TF*5V  
{   ob{pQx7  
public void Play(IMedia media) ) YFs  
{   1%,Z&@^j  
  media.Play(); l_ c?q"X  
} y6/X!+3+  
} CkU=0mcY  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 q~n2VU4L*  
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。 g&>Hy!v,  
  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。 F?=u:  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) <B`V  
{ 4lA+V,#  
IMedia media = null; K^H t$04  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) lI 1lP 1  
{ lNb\^b  
  case ("mp3"): zTLn*?  
    media = new MP3(); Sg-xm+iSDt  
    break; Q-v[O4 y~  
        //其它类型略; x8Sq+BY  
  case ("rm"): G$ FBx  
    media = new RM(); ~<aB-. d  
    break;   C)j)j&  
  //其它类型略; y`\Mhnj  
} 8GldVn.u  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 1' m $_  
player.Play(media); 9f\8oJQ  
} %5%Wo(W'  
8:xo ~Vc  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 Bv8C_-lV/  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 VaxO L61xE  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 d]E vC>  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 .TC `\mV  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: sd53 _s V  
public interface IMediaFactory 3;NRW+  
{ 7VcVI? ?  
IMedia CreateMedia(); n^N]iw{G  
} >U?Bka!  
lWvd"Vlt  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: ^A`(  
public class MP3Factory:IMediaFactory M;qL)vf  
{ l #Q`f.  
public IMedia CreateMedia() d&`j 8O  
{ jm\#($gl=  
  return new MP3(); sE6J:m(  
} \aIy68rH,  
} %%6 ('wi  
//其它工厂略; Wg^cj:&`u  
)/"7$2Aoy  
public class RMFactory:IMediaFactory p'~5[JR:  
{ 31& .Lnq  
public IMedia CreateMedia() tY=%@v'6?  
{  c^s>  
  return new RM(); ,rQ)TT  
} 'qAfei']  
} r%d 11[z  
//其它工厂略; !T#y r)  
OL5HofgNm  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 )H)Udhz  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: CDnz &?  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /T[ICd2J  
{ |+-i'N9  
IMediaFactory factory = null; '*u;:[73  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) \_nmfTr!K  
{ CqK#O'\  
  //音频媒体 {yMA7W7]  
  case ("mp3"): pm~;:#z7  
    factory = new MP3Factory(); N+qLxk  
    break; Aq%^>YAp  
  //视频媒体 NxO^VUD  
case ("rm"): Z&jb,eh2  
    factory = new RMFactory(); '-33iG  
    break;    /;6@M=6u  
  //其他类型略; 0WE1}.J<  
} ?7)(qnbe"  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); R2THL  
player.Play(factory.CreateMedia()); Wx$q:$h@q  
} {@__%=`CCS  
K#hYbDm  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 Cfo 8gX*  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: Lo5@zNt%W  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) y[6&46r7D  
{ Xj~EVD  
IMediaFactory factory = null; 3DC%I79  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) |qcFmy  
{     2 BX GVo  
  case ("mp3"): P<!$A  
    factory = new MP3Factory(); (%yc5+f!  
    break; !]+Z%ed`%  
    //其他类型略; V}fKV6 v9  
  case ("rm"): > ' 0 ][~  
    factory = new RMFactory(); AAq=,=:R<  
    break;   F(9 Y/UXH  
  //其他类型略; .*-w UBr  
} _iJXp0g  
IMedia media = factory.CreateMedia(); :dIQV(iW  
media.Play(); ;'QY<,p[e  
} e ]o'i;I  
$?J+dB  
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。 igB rmaY'  
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。 o 7W Kh=  
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。 gT&'i(c  
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: #z!Hb&Qi\  
RB7AI !'a?  
<appSettings> I9un  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> )|y2Q  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> `1bX.7K43  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> bro  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> h^+C)6(58n  
</appSettings> k\sM;bCv7  
G yAgPz  
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: U5CPkH1  
private void InitMediaType() Ldhk^/+  
{ ]]=fA 4(  
cbbMediaType.Items.Clear(); XL PpxG  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) !Nl.Vb  
{ M*|VLOo=v  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 9/ 1+BQ  
} p^igscPF6  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; $@_t5?n``F  
} J4v0O="  
gZlw  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: qJ+52U|z  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (;pi"/x[  
{ Zfy~mv$  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); zf3:<CRX5  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Va@6=U7c  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; T3 9C lH  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 4[#6<Ixf  
factoryDllName).Unwrap(); %7v@n+Q  
IMedia media = factory.CreateMedia(); / $9 :L  
media.Play(); ^+%tlX_+.  
} 9#&W!f*qO|  
l^ 0_> R  
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。 >*= =wlOB  
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: q)V1{B@  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 tpa^k  
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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