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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) gJuA*^  
7bx!A+, 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。 Ea?u5$>gY"  
一、传统过程化设计思想 ~Z x_"  
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: O `a4 ")R  
public class MediaPlayer bJ9K!6s??`  
{   O\)rp!i  
private void PlayMp3() _.3O(?p,  
{ ,{{Z)"qaH  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); +[$ Q C*  
} ]"4\]_?r  
WhN~R[LE_  
private void PlayWav() +`Ypc  
{ OG}m+K&<  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ER*Et+ >  
} [78^:q-/0  
8zk?:?8%{  
public void Play(string audioType) =9#cf-?  
{   ^jZ4tH3K  
  switch (audioType.ToLower()) uvj`r5ei  
  { e2$k %c~  
    case ("mp3"): YCEdt>5PA  
    PlayMp3(); JO"-"&>  
    break; Y+UM>  
    case ("wav"): eU.HS78  
    PlayWav(); C.oC@P  
    break;       uj9IK  
  }   T_*R^Ukb5  
} [DO UIR9  
} UFY_.N~  
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。 zeG_H}[2&  
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。 7!"OF  
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! Z 361ko}  
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。 Q,z^eMk'd:  
二、面向对象设计思想 0x]W W|se*  
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! *FrlzIAom  
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: |] 8Hh>  
public class MP3 eW^_YG%(  
{ Pf?y!d K<  
public void Play() *%wfR7G[B  
{ UN6Du\)]d  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); XF 8$D  
} pv #uLo  
} WN%KA TA  
WGeTL`}dh  
public class WAV &?mJL0fy  
{ vPA {)l\K  
public void Play() yC]X&1,:z  
{ t^zmv PDK  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Ysz&/ry  
} HKZD*E((  
} R<jt$--H  
UBy< vwnU  
Public class MediaPlayer io{uN/!X_J  
{ N-4k 9l1  
  switch (audioType.ToLower()) {2Jn#&Z29  
  { UfUboxT  
    case ("mp3"): RiX~YL eM  
        MP3 m = new MP3(); s]z-d!G  
    m.Play();  mOkf   
    break; "\9!9U#!  
    case ("wav"): ;P#c!  
    WAV w = new WAV(); [j]3='2}G  
w.Play(); M{ mdh\  
    break;       Pgg\(D#X`  
  } "/&_B  
}   Mr3;B+S  
  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。 XH?}0D(  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) t<|S7EqIL  
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。 o"a~  
public class AudioMedia z!r-g(^G  
{ K9YD)351t  
public void Play() gfPht 5  
{ >K2Md*[P3q  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 1b,,uI_  
} ^/<0r] =  
} .%pbKi `  
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)。 VQQtxHTC3  
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: Vg0$5@  
public abstract class AudioMedia ^\z.E?v%  
{ JToc("V  
public abstract void Play(); ,(6U3W*bu  
} q-g3!  
oP$l(k  
public class MP3:AudioMedia '<A:`V9M}v  
{ ecoi4f  
public override void Play() $&@L[[xl  
{ B|~tW21  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); .%D9leiRe  
} Ez*9*]O*+  
} wIv_Z^% V  
*h`%u8/{  
public class WAV:AudioMedia gRk%ObJGqm  
{ *<PQp   
public override void Play() cZ@z]LY.g  
{ _\9|acFT2O  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); dQ5_=( 9  
} fI5]ed eS  
} H WOl79-  
=,/08Cs  
public class MediaPlayer N6"b Ox J(  
{   |hp_<F9.  
  //根据需要完成任务的单向分派 cH&-/|N  
public void Play(AudioMedia media) dU7+rc2,CU  
{   RJo"yB$1e6  
  media.Play(); y&HfF~  
} 1<y|,  
} GWNLET  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 T+OQa+E@P  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 ^ di[J^  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: yEnurq%J  
public abstract class VideoMedia @A_bZQ@  
{ TTS.wBpR,  
public abstract void Play(); w"Q6'/P  
} 9t.u9C=!F  
c~@Z  
public class RM:VideoMedia \GL!x 7s1A  
{ nN=o/zd  
public override void Play() vo9DmW  
{ ?R  4sH  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); gEVN;G'B<=  
} kEH(\3,l  
} Sn I-dXNF  
MeXzWLH  
public class MPEG:VideoMedia Xknp*(9  
{ ,t`u3ykh  
public override void Play() VJK?"mX  
{ u&q RK>wLa  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); FKTdQg|NZ  
} BT|5"b}  
} PSOW}Y|q  
mE`O G8  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 {XT3M{`rWL  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: q5jLK)  
|\yVnk!c  
public interface IMedia wT;3>%Mtr  
{ Ck71N3~W  
void Play(); <Yzk]98W5.  
} 334UMH__  
gnW]5#c@  
public abstract class AudioMedia:IMedia Mw=sW5Z  
{ &d"c6il[  
public abstract void Play(); S7{L-"D =y  
} f}jo18z%  
85>WK+=  
public abstract class VideoMedia:IMedia 2~:jg1  
{ LaI(  
public abstract void Play(); dQ&S&SW  
} X6+2~'*t  
WD wW`  
这样再更改MediaPlayer类的代码: e,Ih7-=Er,  
public class MediaPlayer I! s&m%s  
{   ~]+-<O^U~  
public void Play(IMedia media) K+3dwQo  
{   1`t4wD$/  
  media.Play(); ?^F*M#%?  
} [@SLt$9"  
} c\X0*GX  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 <ej Wl%4  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 ?vHow$  
  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。 3Uzb]D~u  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ya!RiHj  
{ Dj=OUo[[d  
IMedia media = null; kOv2E]  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Hwr# NKz-  
{ I\NiA>c  
  case ("mp3"): aE[>^~Lv}  
    media = new MP3(); nZ;h&N -_-  
    break; 68m (%%E@  
        //其它类型略; A=Au>"nAA  
  case ("rm"): |K},f,  
    media = new RM(); #St=%!  
    break;   z tS P4lW  
  //其它类型略; R5`"~qP-  
} l2v4SvbX  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); zzf;3S?  
player.Play(media); <+MNv#1:w  
} %O 5 k+~9  
Kjbz\~  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 kF:4 [d  
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。 :D-xa!7  
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。 VE4Z;Dr"  
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。 1WGcv O)<  
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: 2?3D` `  
public interface IMediaFactory ~n)!e#p  
{ @(XX68  
IMedia CreateMedia(); mQRQ2SN6  
} |meo  
l3Vw?f   
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: Da#|}m0>  
public class MP3Factory:IMediaFactory OrX x0Hn  
{ ld~8g,  
public IMedia CreateMedia() :e-&,K  
{ 3kxI'0&T  
  return new MP3(); Cm:&n|  
} v#iKa+tx  
} |yE_M-Nc  
//其它工厂略; ?b',kN,(  
zz ^2/l  
public class RMFactory:IMediaFactory O.7Q* ^_  
{ b6Jv|1w'  
public IMedia CreateMedia() 5#~ARk*?a  
{ &KfRZ`9H  
  return new RM(); ]=A=VH&  
} 0sjw`<ic  
} RX",Zt$q  
//其它工厂略; ny:c&XS  
&FrW(>2  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 vkE[Ur>  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: h.Cr;w,2R  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) uq;,h46ki  
{ q2VQS1R`8  
IMediaFactory factory = null; Hu$]V*rAG  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 9moenkL  
{ *&X.  
  //音频媒体 &gc8"B@V  
  case ("mp3"): ]A}'jP  
    factory = new MP3Factory(); 5TlPs_o  
    break; x{u7#s1|/  
  //视频媒体 L]{ 1"`#  
case ("rm"): Lu&2^USTO  
    factory = new RMFactory(); csTX',c  
    break;   9wLV\>i  
  //其他类型略; XAuB.)|  
} 7+aTrE{  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); -Z&6PT7  
player.Play(factory.CreateMedia()); RYMOLX84  
} ^6v ob  
5q[0;`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。 v#/Uq?us  
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: ;$W/le"Xr  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) WXj}gL`  
{ fRo_rj _  
IMediaFactory factory = null; kzCD>m  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) mLM$dk3  
{     2-821Sf#h  
  case ("mp3"): hx$-d}W{  
    factory = new MP3Factory(); @YyTXg{ZK  
    break; IC}?oXs5G  
    //其他类型略; hvu>P {  
  case ("rm"): VHX&#vm*  
    factory = new RMFactory(); }9fH`C/m  
    break;   ShanwaCDqv  
  //其他类型略; 4cK6B)X  
} 0 1[LPN  
IMedia media = factory.CreateMedia(); y wlN4=  
media.Play(); s)%RmsdL  
} ' >[KVvm  
j(G}4dib  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 N$J)Ow  
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。 "iE9X.6NMu  
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。 LH.. 8nfl  
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: 5,>1rd<B  
((rk)Q+;v  
<appSettings> N1WP  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> l|-1H76  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> W?{:HV  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Xg.'<.!g0  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> w[PWJ! <  
</appSettings> "Iu[)O%  
9z 5K  -s  
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: "/hM&  
private void InitMediaType() QOIi/flK  
{ l(9$s4R  
cbbMediaType.Items.Clear(); u4B,|_MK  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ,-A8;DW]^J  
{ |jm|/{lc  
    cbbMediaType.Item.Add(key); >%+ "-bY  
} ;nG"y:qq  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; sd\>|N?'  
} 8%JxXtWW`  
V ?3>hQtB  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ';??0M  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) qVC_K/w 7  
{ R|H9AM ~E  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); H V<|eL #  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 2}]6~i  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; BQ[1,\>  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, =<(:5ive  
factoryDllName).Unwrap(); I#@iA!  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Ken|!rL  
media.Play(); }GsZ)\!$4  
} m_~ p G  
dN;kYWRK  
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。 )gV+BHK  
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: B{a:cz>0<  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 MQE=8\  
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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