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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) hA~}6Qn  
jEI!t^#  
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。 .^v7LF]Q  
一、传统过程化设计思想 \LS%bO,Y|  
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: as\V, {<  
public class MediaPlayer ry U0x  
{   %? iE3j!q  
private void PlayMp3() ___+5r21\  
{ ;N,7#l|wi  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); "n05y}  
} iu:e>r  
}- +;{u  
private void PlayWav() 8)H"w$jq  
{ %R_8`4IQ  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); eq/s8]uM  
} nDPfr\\  
@lBH@HR=C  
public void Play(string audioType) %ZZ}TUI W  
{   ho:,~ A;k  
  switch (audioType.ToLower()) {`}RYfZ  
  { 0 Q1}u@G  
    case ("mp3"): DSIa3! 0  
    PlayMp3(); {wMCo ,  
    break; q|6lw 74`  
    case ("wav"): \ oL+O|  
    PlayWav(); , n EeI&  
    break;       p<J/J.E  
  }   "fmJ;W;#1  
} ?c43cYb  
} J}.p6E~j  
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。 #:{u1sq;  
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。 aH >.o 1;  
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! 55[K[K  
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:~*g  
二、面向对象设计思想 MZ+"Arzb  
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! $MR{3-  
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: }wUF#  
public class MP3 EM([N*8o  
{ gReaFnm  
public void Play() 8EP^M~rv  
{ RZz].Nx  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); C( r?1ma  
} 8p!PR^OM@  
} :`uo]B"  
N .SszZh  
public class WAV Nd( $s[  
{ 9PGSr4V 1  
public void Play() _PRm4 :  
{ }ShZ4 xMz  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); MW&;{m?2(  
} ~o8$/%Oeb/  
} ,v^it+Jc'  
JY_' d,O  
Public class MediaPlayer U}{r.MryFG  
{ jbg@CA*=C  
  switch (audioType.ToLower()) 6DExsB~@  
  { eH6#'M4+\  
    case ("mp3"): fY6&PuDf.  
        MP3 m = new MP3(); &9O-!  
    m.Play(); Uh7kB`2  
    break; !X,=RR `zT  
    case ("wav"): q= tDMK'h  
    WAV w = new WAV(); `9F'mT#o/  
w.Play(); v8WoV*  
    break;       f"PApV9[  
  } 5^5h%~)}  
}   +^%F8GB  
  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。 , R]7{7$  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) UV:_5"-  
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。 ,0 ])]  
public class AudioMedia |fa3;8!96  
{ $60+}B`m  
public void Play() :oZ30}  
{ Lu<'A4Q1  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 0/*z]2  
} b_6j77  
} $A-b-`X  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 rA_e3L@v#[  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: \?}ZXKuJj  
public abstract class AudioMedia l~\'Z2op   
{ g{nu3F}8){  
public abstract void Play(); 2R)Y}*VX  
} le1'r>E$  
s^E%Uk m  
public class MP3:AudioMedia K!'9wt  
{ he!e~5<@y  
public override void Play() ]pFYAe ?  
{ u9?85  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 7o ;}"Y1  
} uODpIxN  
} J \G8 g,@  
N7[i443a  
public class WAV:AudioMedia J\Se wg9  
{ |}#Rn`*2y  
public override void Play() 3ldOOQW%  
{ -\r*D#aHBN  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); VpD9!;S  
} N L~}  
} O1-Ne.$  
sKNN ahGjh  
public class MediaPlayer  /y1,w JI  
{   #2n>J'}  
  //根据需要完成任务的单向分派 :r!nz\%WW  
public void Play(AudioMedia media) xro  
{   7Xw #  
  media.Play(); _o<8R@1  
} PInU-"gG  
} kELV]iWb  
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)。 Wb^YqqE  
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。 p6>3 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: qex.}[  
public abstract class VideoMedia " Z#&A  
{ Vw+U?  
public abstract void Play(); Dd :Qotu  
} ,%D \  
y%z$_V]  
public class RM:VideoMedia I=. 98v%  
{ yfi.<G)S  
public override void Play() 3'IF? ](]U  
{ cnQ( G$kh  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); gzi~ BJ  
} \-c70v63X  
} Azu$F5G!n  
:Oy9`vv  
public class MPEG:VideoMedia v vOG]2z  
{ Ey 4GyAl  
public override void Play() D4[t@*m>7  
{ 8 \%*4L'  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); bluhiiATd  
} }Vk#w%EJ  
} cO_En`F  
U%"v7G-  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 sJMT _yt;  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: \_0nH`  
t13wQ t  
public interface IMedia ax,%07hJ  
{ U^:+J-z{  
void Play(); CH!Lf,G  
} YY'46  
qMKXS,s  
public abstract class AudioMedia:IMedia Bv@NE2  
{ 1Hk`i%  
public abstract void Play(); uq{w1O5  
} 1 1O^)_|c  
1iig0l6\m  
public abstract class VideoMedia:IMedia #r>  
{ xyBWV]Y  
public abstract void Play(); <mi*AY  
} 6-j><'  
z-ra]  
这样再更改MediaPlayer类的代码: SW# 5px`  
public class MediaPlayer 4h|sbB"t  
{   w%KU@$  
public void Play(IMedia media) wtIXZU x  
{   AEp|#H' >  
  media.Play(); )jm}h7,  
} !S$LRm\ '  
} r3{Cuz  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 E.zY(#S  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 Hq ]f$Q6:  
  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。 +?DP r  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) MZl6 J  
{ y)CnH4{  
IMedia media = null; \mbm$E+X  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) sWa`-gc  
{ ko2?q  
  case ("mp3"): luY#l!mx3  
    media = new MP3(); XE6sFU  
    break; j.= VZ  
        //其它类型略; \u9l4  
  case ("rm"): ER;?[!  
    media = new RM(); fX^ <H_1$G  
    break;   :6:;Z qn  
  //其它类型略; Hyh$-iCa  
} O3 x9S,1i  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Pp#  
player.Play(media); 3"!h+dXw  
} o'+p,_y9Y@  
p48m k  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 DI"KH)XD  
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。 ckykRqk}  
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。 $3psSQQo  
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。 `bY>f_5+  
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: Utd`T+AF*  
public interface IMediaFactory r01Z 0>  
{ !Z]#1"A8  
IMedia CreateMedia(); R6eKI,y\"  
} NGIt~"e7R4  
Qu"zzb"k  
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: vgKZr  
public class MP3Factory:IMediaFactory Gl; xd  
{ =r:(ga  
public IMedia CreateMedia() v P;  
{ A6eIf  
  return new MP3(); EX@wenR  
} gc,%A'OR^<  
} h9-^aB$8^  
//其它工厂略; 5 6w6=Is  
40h  
public class RMFactory:IMediaFactory 8vR Q_  
{  -]n\|U<  
public IMedia CreateMedia() t}6QU  
{ %wil'  
  return new RM(); .6C9N{?Tqf  
} %'+}-w  
} vJI]ZnL{  
//其它工厂略; 2 zE gAc  
*62Cf[a  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 EC;R^)  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: |2AMj0V~  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 6,Z.R T{5  
{ l5P!9P  
IMediaFactory factory = null; <UsFBF  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) &l M=>?  
{ )IBvm1  
  //音频媒体 S@4p.NMU  
  case ("mp3"): aN UU' [  
    factory = new MP3Factory(); 8/gA]I 6=#  
    break; )@(IhU )  
  //视频媒体 _"l2UDx  
case ("rm"): f^Io:V\  
    factory = new RMFactory(); t9l]ie{"o.  
    break;   W?TvdeBx  
  //其他类型略; VcX89c4\  
} 'Hf+Y/`  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); <DR$WsDG  
player.Play(factory.CreateMedia()); 12]rfd   
} Dm{9;Abs%  
p ; ]Qxh  
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。 xB :]{9r  
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: pf% yEz  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /qaWUUf  
{ a=_:`S]}  
IMediaFactory factory = null; CWdpF>En  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) #M ;j*IBl*  
{     >bRoQ8  
  case ("mp3"): Nb3uDA5R  
    factory = new MP3Factory(); WQiIS0BJ *  
    break; {q!GTO  
    //其他类型略; (4f]<Qt  
  case ("rm"): {e!3|&AX  
    factory = new RMFactory(); E%%iVFPX  
    break;   utzf7?nIS  
  //其他类型略; >Py :9~g,  
} )Szn,  
IMedia media = factory.CreateMedia(); + *)Kyk  
media.Play(); dkWV/DAm  
} |1%eo.  
&v)/mc7D  
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。 do[w&`jw8  
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。 x1`4hB  
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。 (&i c3/-  
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: ]WYddiF  
`c)[aP{vN  
<appSettings> 9y}/ G  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> )k[{re  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> Xl,707  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> %`bn=~T^  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> +v+Dkyf:V  
</appSettings> y$8S+N?>  
GLp~SeF#  
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: w ,*#z  
private void InitMediaType() &|fPskpy  
{ XwZR Kh\>=  
cbbMediaType.Items.Clear(); ,K15KN.'  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) a)S{9q}%  
{ Cy\ o{6  
    cbbMediaType.Item.Add(key); I ]ZksC  
} r XT6u  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; K-b`KcX  
} 3~%M4(  
:sX4hZK =G  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 9 lXnNK |]  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) qTz5P  
{ SFjRSMi  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); f"-3'kqo  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); GJ\bZ"vDo  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; *+TO%{4  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 9 K>~9Za  
factoryDllName).Unwrap(); ,`!>.E.  
IMedia media = factory.CreateMedia(); O/.8;.d;4Y  
media.Play(); LFAefl\  
} G%fXHAs.+  
.npD<*  
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。 >r>pM(h  
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>EG;u@.  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 cwE?+vB  
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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