面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) L)Ru]X`
v/7iu*u
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。 `OyYo^+D|.
一、传统过程化设计思想 Rwz (20n\^
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: ?pF uV`Zm
public class MediaPlayer }W R?n
{ ;=ERm=
private void PlayMp3() 3H/4$XJB
{ #]o#~:S=
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ji|tc9#6
} v4x1=E
V IU4QEW`x
private void PlayWav() RV+0C&0ff
{ `zRm
"G
MessageBox.Show("Play the wav file."); > 1&_-
} 6m{1im=
=arrp:
public void Play(string audioType) olf7L%
{ wTY8={p]
switch (audioType.ToLower()) Z\M8DZW8Y
{ 7q _.@J
case ("mp3"): m:XMF)tW
PlayMp3(); l+8G6?@]>
break; !@-g9z
case ("wav"): K F`@o@,
PlayWav(); zz+[]G+"2m
break; "@)9$-g
} 3DO
^vV
} Bl)DuCV
} Tj*Vk $}0
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 t1tZ:4
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 o@0p
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! 4ky@rcD 1
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 kFHtZS(
二、面向对象设计思想 "Dwaq*L
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! g>O
O '}lF
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: o}K!p%5_
public class MP3 S+(-k0
{ Od:,r
public void Play() RZ&T\;m,7
{ v81H!c.*
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); n$T'gX#5
} <U()
*0
} nZ2mY!*
^8yhx-mgb
public class WAV wtw
{ S>pbplE
public void Play() !*C9NX
{ ?N*|S)BN
MessageBox.Show("Play the wav file."); r8E)GBH-|
} AR-&c 3o
} Xy(o0/7F9
u`vOKajpH$
Public class MediaPlayer 7 a}qnk%
{ DVq5[ntG
switch (audioType.ToLower()) .3.oan*i
{ 2,X~a;+
case ("mp3"): eD481r
MP3 m = new MP3(); L(2KC>GvA
m.Play(); %kJ_o*"
break; JW4~Qwx
case ("wav"): MdOQEWJ$|
WAV w = new WAV(); 5L}qL?S`x|
w.Play(); zLxO\R!d
break; "NamP\hj
} [nam H a
} X_eh+>D
现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 =i/7&gC
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) uxd5 XS
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 75LIQ!G|=
public class AudioMedia /i#~#Bn|
{ czV][\5
public void Play() T.sib&R
{ *3A[C-1~.
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ?p8(Uc#73
} 67/&.d!
} Iu`xe
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 2=TQU33#
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下:
Wb/q&o
public abstract class AudioMedia Ty21-0F
{ [BpIzhy&}
public abstract void Play(); L+&eY?A
} OXs-gC{b
c.u$NnDU6
public class MP3:AudioMedia s3*h=5bX=
{ W~J>Srt
public override void Play() -4&SYCw
{ f"j"ZM{~U
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); :i&ZMH,O
} jcWv&u|
} w{t2Oo6Q0+
_BV'J92.
public class WAV:AudioMedia 9oK#n'hjb
{ %C!u/:.Kv
public override void Play() n'yC- ;
{ SJRiMR_F~
MessageBox.Show("Play the wav file."); f<V#Yc(U}
} :1eJc2o
} 5m`@ 4%)zp
8#9di
public class MediaPlayer L)5YX-?
{ Jbud_.h9
//根据需要完成任务的单向分派 J3oj}M*
public void Play(AudioMedia media) DL5`A?/
{ <wt#m`Za
media.Play(); #4ZDY,>Xi#
} t UJ m}+=>
} J1^6p*]GX
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)。 R)AFaP |
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。 Ub%al
D
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: o!`.LL%
public abstract class VideoMedia !}D!_z,)u
{ ik@g; >pQD
public abstract void Play(); MVW2%6
} 7T]}<aK<c[
dsKEWZ
=
public class RM:VideoMedia 3McBTa!
{ \>8"r,hG|
public override void Play() +1Ha,Ok
{ ;IC :]Zu
MessageBox.Show("Play the rm file."); H B+\2jEE
} +)C?v&N
} QfuKpcT&
d~](S<k
public class MPEG:VideoMedia ^FJ=/ #@T
{ p!MOp-;-
public override void Play() }xx[=t=nUf
{ IS`1}i$1%
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); {%$eq{~m
} xF'9`y^]!@
} FqOV/B
/z2
Y|t] bb
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。 bJJB*$jW=
不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: m L#-U)?F
!@9Vq6
public interface IMedia }JXAG/<
{ N5$L),?\y
void Play(); ?u/Uov@rD
} fKzOt<wm
G 2]/g
public abstract class AudioMedia:IMedia _ECWS fZ
{ }yup`R
public abstract void Play(); ? *I2?
} PiMW29B^
PpPg ~ix*
public abstract class VideoMedia:IMedia )_P|_(
{ sgdxr!1?y
public abstract void Play(); uV r6tb1
} }(h_ztw
>t|u 8/P
这样再更改MediaPlayer类的代码: =.9L/74@
public class MediaPlayer Xqt3p6
{ uXiAN#1
public void Play(IMedia media) PN ,pEk|
{ acgtXfHR
media.Play(); Y27x;U
} {AbQaw
} @EZ@X/8{&
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 5Z]zul@+*
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。 3 8>?Z]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。 X/
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) YGP.LR7
{ TAbd[:2{F
IMedia media = null; CeD O:J=,
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) pqmS
w
{ UPs*{m
case ("mp3"): ?{W@TY@S
media = new MP3(); zc&>RM
break; MA\"JAP/
//其它类型略; hqW4.|&\c
case ("rm"): (9r\YNK
media = new RM(); "oZ-W?IK E
break; 6-U+<[,x
//其它类型略; \F;V69'
} \_pP:e
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); XUT,)dL
player.Play(media); E5D5
} L>~wcoB
V!#+Ti/w4
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 .i[rd4MCK
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。 ~^((tT
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。 iR;Sd >)
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。 q:4 51 C
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: >U\,(VB
public interface IMediaFactory '_& Xemz
{ Mg?^ 5`*
IMedia CreateMedia(); )N`a4p
} !+tz<9BBY
lub(chCE[
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: w5 nzS)B:u
public class MP3Factory:IMediaFactory OfC0lb:c
{ J-t5kU;L{
public IMedia CreateMedia() _=9o:F
{ aIV(&7KT4
return new MP3(); mM.-MIp
} 2P9gS[Ub
} w
'?xewx
//其它工厂略; c , a+u
?I{pv4G:
public class RMFactory:IMediaFactory bF:]MB^VK
{ BX :77?9,+
public IMedia CreateMedia() \ .HX7v
{ 7'pCFeA>=T
return new RM(); aa:Oh^AJy
} MW|Qop[
} Mf)0Y~_:R#
//其它工厂略; OZ\ ]6]L
e573UB
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。 j0b?dKd
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: C2RR(n=N^
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 8F|8zX&
{ `p`)D6
IMediaFactory factory = null; U 2k^X=yl
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) )SG+9!AbMZ
{ S2nF13u
//音频媒体 u4QPO:,a4
case ("mp3"): 5 _X|U*+5
factory = new MP3Factory(); ['%]tWT9
break; 2Cd#~
//视频媒体 '51DdTU
case ("rm"): ]$ [J_f*x
factory = new RMFactory(); MONfA;64/
break; p9]008C89
//其他类型略; ~ _C[~-
} IV$pA`|V
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); e(7F| G*
player.Play(factory.CreateMedia()); ]jNv}{
} \Z0-o&;w
~\A(xmW}
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。 Xq`|'6]/
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: [<m1xr4"k
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) y.6D Z
{ nG<_&h
IMediaFactory factory = null; {qO[93yg)/
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) \6A-eWIQif
{ (`+%K_
case ("mp3"): TJS/ O~=
factory = new MP3Factory(); ZuIr=`"j
break; le%&r