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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) 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$XJB  
{ #]o#~:S=  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ji|tc9#6  
} v4x1=E  
V IU4QEW`x  
private void PlayWav() RV+0C&0ff  
{ `zRm "G  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); > 1&_-  
} 6m{1im=  
=arrp:  
public void Play(string audioType) olf7L%  
{   wTY8={p]  
  switch (audioType.ToLower()) Z\M8DZW8Y  
  { 7q _.@J  
    case ("mp3"): m:XMF)tW  
    PlayMp3(); l+8G6?@]>  
    break; !@-g9z  
    case ("wav"): KF`@o@,  
    PlayWav(); zz+[]G+"2m  
    break;       "@)9$-g  
  }   3DO ^vV  
} Bl)DuCV  
} Tj*Vk $}0  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 t1tZ:4  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 o@0p  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! 4ky@rcD1  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 kFHtZS(  
二、面向对象设计思想 "Dwaq*L  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! g>O O '}lF  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: o}K!p %5_  
public class MP3 S+(-k0  
{ Od:, r  
public void Play() RZ&T\;m,7  
{ v81H!c.*  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); n$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 %  
{ DVq 5[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$|  
    WAV w = new WAV(); 5L}qL?S`x|  
w.Play(); zLxO\R!d  
    break;       "NamP\hj  
  } [nam H a  
}   X_eh+>D  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 =i/7&gC  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) uxd5XS  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 75LIQ!G|=  
public class AudioMedia /i#~#Bn|  
{ czV][\5  
public void Play() T.sib&R  
{ *3A[C-1~.  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ?p8(Uc#73  
} 67/&.d!  
} Iu`xe  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 2=TQU33#  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下:  Wb/q&o  
public abstract class AudioMedia Ty21-0 F  
{ [BpIzhy&}  
public abstract void Play(); L+&eY?A  
} OXs-gC{b  
c.u$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#9 di  
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,O k  
{ ;IC:]Zu  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); HB+\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  
G2]/g  
public abstract class AudioMedia:IMedia _ECWSfZ  
{ }yup`R  
public abstract void Play(); ?*I2?   
} PiMW 29B^  
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 Xqt3 p6  
{   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?IKE  
    break;   6-U+<[,x  
  //其它类型略; \F;V69'  
} \_pP:e  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); XUT,)dL  
player.Play(media); E 5D5  
} 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 51C  
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() \ .H X7v  
{ 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`)D 6  
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 '51DdT U  
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  
    //其他类型略; ZdbZ^DUR<(  
  case ("rm"): ~"eos~AuW  
    factory = new RMFactory(); -r%4,4  
    break;   h3rdqx1  
  //其他类型略; 6Yw;@w\  
} ;=goIsk{Q  
IMedia media = factory.CreateMedia(); *?'nA{a)E  
media.Play(); * SH5p  
} < GoUth.#  
h}PeXnRU  
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。 hM~9p{O  
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。 ??& Q"6Oe  
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。 (V2~txMh  
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: !{'C.sb?~  
QcBuUFf!c  
<appSettings> -xg$qvK  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> m\QUt ;  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> )}QtK+Rq  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> olc7&R  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> YlfzHeN1  
</appSettings> z~b5K\/1B  
 + ]I7]  
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: ktlI(#\%  
private void InitMediaType() Fc{M N"  
{ cMxuG'{=.  
cbbMediaType.Items.Clear(); ' S%?&4  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) W Z'UVUi8  
{ MrXmX[1-  
    cbbMediaType.Item.Add(key); )+;Xfftz  
} .Jk[thyU  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; W&E?#=*X  
} \09m ?;^  
-'SpSy'_  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Ql`N)!  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) fuRCM^U(  
{ ZDHm@,d  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); u.!}s2wT#  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); $tKz|H)  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ;+:C  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, vjNP  
factoryDllName).Unwrap(); jz CA2N%  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 4%k{vo5i  
media.Play(); }N @8zB~X  
} AlZ]UGf^  
%UGXgYDz  
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。 `h%(ZG ~  
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: Y3%_IwSJ|  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 mn5y]:;`  
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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