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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) ^A$p)`KR  
v,Yz\onB^  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 xcC^9BAj  
一、传统过程化设计思想 7jYW3  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: :+UahwiRD"  
public class MediaPlayer HfA@tZ5q|U  
{   <%=@Ue  
private void PlayMp3() zN>tSdNkI-  
{ o & kgRv[  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Rs53R$PIR  
} +6\1 d5  
$<d3g :  
private void PlayWav() WGI4DzKa  
{ CxJH)H$  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); mH7Mch| m  
} NXdT"O=P  
b0[H{q-z{X  
public void Play(string audioType)  6adXE  
{   rM)-$dZ  
  switch (audioType.ToLower()) 2IFEl-IB[  
  { =R0#WMf$@  
    case ("mp3"): b_-?ZmV^r  
    PlayMp3(); p"o_0 {8  
    break; Awlw6?   
    case ("wav"): 5db9C}0  
    PlayWav(); z>O=. Ku6  
    break;       ;1>)p x**  
  }   nHIW_+<Mf  
} crRYgr  
} 9+co `t.  
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。 l5l#LsaQb  
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。 jfsbvak  
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! ,Cj` 0v#  
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。 >UB ozmF=\  
二、面向对象设计思想 at5=Zo[bP  
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! );*#s~R  
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: ( 2i{8  
public class MP3 Y1L7sH 9  
{ @1+({u#B  
public void Play() OM#eJ,MH<)  
{ S01 Bc  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 'v_VyK*w  
} 5hE mXZ%  
} XV:icY  
U-lN-/=l6  
public class WAV [ h~#5x  
{ T |ZJ$E0  
public void Play() .?;"iv+  
{ U$AV"F&!&}  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); "78BApjWT6  
} '{:lP"\,L  
} xQ@gh ( (  
d(;Qe}ok>  
Public class MediaPlayer DT>Giic  
{ aDVBi: _  
  switch (audioType.ToLower()) p^?]xD(  
  { jt4c*0z  
    case ("mp3"): uI+^8-HZ;  
        MP3 m = new MP3(); IjnO2X  
    m.Play(); Qj(|uGqm3  
    break; F!~oJ  
    case ("wav"): QOKE9R#Y  
    WAV w = new WAV(); GB` G(a  
w.Play(); av4g/7=  
    break;       yZqX[U  
  } |-.r9;-b  
}   ,-_\Y hY>  
  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。 +G lb  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Nm,9xq  
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。 Yb Dz{m  
public class AudioMedia Zh 3hCxXa  
{ 9zD^4j7  
public void Play() Sz'JOBp  
{ ,[|4{qli\  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); dEWI8Q]  
} t+m ug  
} -KFozwr5/  
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)。 zIh`Vw,t0  
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: 3Fl!pq]  
public abstract class AudioMedia Y+ea  
{ FvV:$V|  
public abstract void Play(); rT{+ h}vO  
} ;-@v1I;  
q8P$Md-=b1  
public class MP3:AudioMedia 4/M~#  
{ 2N[S*#~*e  
public override void Play() <R @w0b>  
{  v{ *#  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); @G:aW\Z  
} l[Rl:k!  
} 0ntf%#2{  
Qlgii_?#@  
public class WAV:AudioMedia =RH7j  
{ pv){R;f  
public override void Play() w8>  
{ t&L+]I'P3  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); )H`1CcT  
} 6[l{@*r"  
} )TV{n#n  
R3ru<u>k&  
public class MediaPlayer NY9\a[[^[8  
{   Gtpl5gQH  
  //根据需要完成任务的单向分派 i\z,)xp  
public void Play(AudioMedia media) xix: = a  
{   ]Y@B= 5e/  
  media.Play(); v35=4>Y  
} Ht!]%  
} O6Jn$'os1#  
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)。 95^A !  
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。 [ #1<W`95  
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: 'Z=8no`<  
public abstract class VideoMedia wJKP=$6n_  
{ 'o.A8su,  
public abstract void Play(); D4e!A@LJ  
} tp3]?@0  
5 Yf T  
public class RM:VideoMedia 1# -=|:U  
{ TSHQ>kP  
public override void Play() m C &*K  
{ \C.s%m  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); )mF;^3  
} vS_Ji<W~E  
} v"N%w1`.e  
7.N~e}p 8  
public class MPEG:VideoMedia \OX;ZVb?5  
{ |Xv]s61  
public override void Play() $m)[> C  
{ TDo!yQ  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 7U_OUUg  
} `X ;2lgL  
} 9et%Hn.K'  
N5\]VCX  
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。 @XR N#_{  
  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: iR(jCD?) Y  
J5 2- qR/  
public interface IMedia n~|sMpd,M1  
{ &q0s8'qA  
void Play(); a-<&(jV  
} >p;cbp[ht  
#)hJ.0~3  
public abstract class AudioMedia:IMedia dZ"w2ho  
{ ROc)LCA  
public abstract void Play(); "ABg,^jf  
} MmPLJ  
(^4V]N&  
public abstract class VideoMedia:IMedia heN?lmC  
{ 3}lT"K  
public abstract void Play(); :kz"W ya.  
} ;+-M+9"?O  
:$J4T;/{  
这样再更改MediaPlayer类的代码: _bm8m4Lk  
public class MediaPlayer Oj~4uT&"  
{   MhXJ /bup  
public void Play(IMedia media) +#a_Y  
{   \Q m1+tg  
  media.Play(); c^ifHCt|  
} ltH?Ew<]  
} jj$D6f/mOG  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 AYnk.H-v  
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。 -cqR]'u  
  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。 9p{7x[C  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) r{pbUk  
{ dnW#"  
IMedia media = null; g4-UBDtYt  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) K[~fpQGbV1  
{ z;#]xCV  
  case ("mp3"): y6C3u5`  
    media = new MP3(); Hk8pKpn3  
    break; `C+>PCO  
        //其它类型略; 1U(P0$C  
  case ("rm"): 8+yC P_Y4  
    media = new RM(); 1x8zub B  
    break;   Dq:>]4%  
  //其它类型略; +i0j3.  
} 8pZGu8  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); mufJ@YS#  
player.Play(media); `: R7j f  
} |k ]{WCD]  
S(\<@S&  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 w#Di  
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。 `BOG e;pl  
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。 44p?x8(z*  
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。 8,^2'dK34  
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: MaS"V`NI  
public interface IMediaFactory Q]v><  
{ n |e=7?H8  
IMedia CreateMedia(); 9J $"Qt5;6  
} Q6lC:cB<  
aHR&6zj4  
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: Pv#>j\OR&  
public class MP3Factory:IMediaFactory (+w>hCI  
{ h .%)RW?  
public IMedia CreateMedia() $ 9%UAqk9  
{ @cC@(M~Ru  
  return new MP3(); 9H6%\#rw  
} {dF_ =`.  
} {/E_l  
//其它工厂略; CqkY_z  
@7j$$  
public class RMFactory:IMediaFactory s=BJ7iU_68  
{ Y :-O/X  
public IMedia CreateMedia() Q%Fa1h:2&  
{ Y$\c_#/]  
  return new RM(); C1ZuDL)e  
} r]<?,xx [  
} )'3V4Z&  
//其它工厂略; J'H}e F`  
n&N>$c,T27  
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。 !x@3U^${  
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: V[RsSZx =  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ["65\GI?  
{ DbIn3/W Ne  
IMediaFactory factory = null; '] $mt  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 5dXDL~/2p  
{ OKO+(>A Q  
  //音频媒体 |K,[[D<R  
  case ("mp3"): .s8u?1b  
    factory = new MP3Factory(); u#^~([ I  
    break; aSVR +of  
  //视频媒体 ~qu}<u)P  
case ("rm"): /ho7O/aAa  
    factory = new RMFactory(); ;T,`m^@zf  
    break;   )ld`2) 4  
  //其他类型略; 1[k.apn  
} *MM8\p_PuT  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); o_@6R"|  
player.Play(factory.CreateMedia()); W#sCvI@   
} *Q XUy  
C=zc6C,  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 XRx^4]c  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: Yj'/ p  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) iR39lOr  
{ d"U'\ID2y  
IMediaFactory factory = null; r0L' mf$  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) H2oD0f|  
{     z\zqmW6  
  case ("mp3"): 2[QyH'"^E  
    factory = new MP3Factory(); .jK,6't^  
    break; %SKJ#b  
    //其他类型略;  57`*5X  
  case ("rm"): YU6D;  
    factory = new RMFactory(); `\Ye:$q  
    break;   ]~d!<x#+  
  //其他类型略; #-{^={p "  
} e.l3xwt>$  
IMedia media = factory.CreateMedia(); [MI?  
media.Play(); -?Kd[Ma  
} o)r%4YOL  
x4^* YZc$,  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 qtYVX:M@,  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 h'|J$   
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。 =OR "Bd:O  
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: <S@XK%  
>m'n#=yap  
<appSettings> A=bBI>GEYP  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> {O"N2W  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> oF {u  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> & T&>4I!'M  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> g), t  
</appSettings> PGNH<E)  
ay`A Gr  
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: .0b4"0~T6  
private void InitMediaType() R Y ";SfYb  
{ 8;GuJP\  
cbbMediaType.Items.Clear(); B82SAV/O  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) j~C-T%kYa  
{ Zy&?.d[z  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 8L _]_  
} M%"{OHj!o  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ipH'}~=ID  
} K!jMW  
DC+l3N  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: LnlDCbF;!  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) i/{`rv*K[  
{ ||^+(  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 7?W1i{(  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); KbM1b  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; u.9syr  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, IEeh9:Km  
factoryDllName).Unwrap(); `Ti?hQm/  
IMedia media = factory.CreateMedia(); y@2$sK3K  
media.Play(); =QJI_veUG`  
} /?_5!3KJ  
>NMq^J'/  
这样可以很好地体现了软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。 Gm.2!F=R4A  
设想一下,如果我们要增加某种媒体文件的播放功能,如AVI文件。那么,我们只需要在原来的业务程序集中创建AVI类,继承于VideoMedia类。另外在工厂业务中创建AVIFactory类,并实现IMediaFactory接口。假设这个新的工厂类型为MediaLiabrary.AVIFactory,则在配置文件中添加如下一行: }y&tF'qG  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 4B$|UG  
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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