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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) K`eCDvlH  
-:^U_FL8un  
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。 n)/z0n!\  
一、传统过程化设计思想 ZmqKQO  
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: wVXS%4|v  
public class MediaPlayer &<g|gsG`  
{   Jumgb  
private void PlayMp3() uh_RGM&  
{ *tFHM &a  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); `cn#B BV  
} a~`eQ_N D  
k8yEdi`  
private void PlayWav() Eh`7X=Z7E  
{ Ufj`euY  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ,^r9n[M4M  
} .~db4d]  
KM0ru  
public void Play(string audioType) L< S9  
{   qAr M|\l1  
  switch (audioType.ToLower()) *U-4Sy  
  { ~G p [_ %K  
    case ("mp3"): .<?GS{6 N  
    PlayMp3(); CT@ jZtg0  
    break; 8,Z_{R#|  
    case ("wav"): ;a!S!% .h  
    PlayWav(); Rh2+=N<X  
    break;       M7\szv\Zc=  
  }   fm%t^)E  
} A|[?#S((]  
} @u+]aI!`-  
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。 eeg)N1\  
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。 r r %V.r;2  
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! G>_*djUf  
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。 ]#<4vl\  
二、面向对象设计思想 ]EbM9Fo-U  
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! K g*Q  
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: eIF5ZPSZi  
public class MP3 ?,Xw[pR  
{ ;O5zUl-`  
public void Play() y1D L,%j  
{ B IEO,W|  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); +480 l}  
} ,pfG  
} %Xg4b6<9  
F;EwQjTF  
public class WAV P:S.~Jq  
{ \w>y`\6mX  
public void Play() hFUlNJ  
{ Q}JOU  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 2W(s(-hD  
} I|!OY`ko  
} X0 5/uX{  
:G=fl)!fE  
Public class MediaPlayer Ny7S  
{ y7cl_rK  
  switch (audioType.ToLower()) /<k/7TF`  
  { (/YHk`v2  
    case ("mp3"): 0o4XUW   
        MP3 m = new MP3(); ]mq|w  
    m.Play(); $Wol?)z  
    break; 7+cO_3AB  
    case ("wav"): C& f= ywi0  
    WAV w = new WAV(); l30EKoul)  
w.Play(); Wi<m{.%\E  
    break;       @{e}4s?7od  
  } tjS@meT  
}   GA )`-*.R  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 C =xa5Y  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) P;no?  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 ,Vax&n+J  
public class AudioMedia }#+^{P3;  
{ Po0A#Zl  
public void Play() kazzVK5x  
{ 0> E r=,e  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); rXq.DvQ  
} c#]4awHU  
} 3`?7 <YJ  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 T<>,lQs(a  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: E=Bf1/c\  
public abstract class AudioMedia Oszj$C(jF  
{ :,7hWs  
public abstract void Play(); ttQGoUkj  
} {fM'6;ak  
~=LE0.3[  
public class MP3:AudioMedia VGN5<?PrN  
{ >6-`}G+|  
public override void Play() `RW HN/U  
{ Uc>lGo1j  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Z\rwO>3  
} 4"ZP 'I;  
} YP<ms  
G!##X: 6'  
public class WAV:AudioMedia 6|=f$a  
{ MjRHA^b  
public override void Play() $HzBD.CF|x  
{ =XQ%t @z0  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); RP|`HkP-2  
} ?z+eWL  
} {YC@T(  
]/6z; ~3U  
public class MediaPlayer Ix}sK"}[n  
{   e`s ~.ZF  
  //根据需要完成任务的单向分派 >R_&Ouh:  
public void Play(AudioMedia media) G_JA-@i%  
{   372rbY  
  media.Play(); .Efk*  
} (WJRi:NP?  
} Jpq~  
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)。 w2c?.x  
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。 $I>w]  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: NxY#NaE:?4  
public abstract class VideoMedia ^76]0`gS  
{ re<{ >  
public abstract void Play(); ="H%6S4'  
} wlvgg  
@HCVmg:  
public class RM:VideoMedia ajT*/L!0_  
{ .P]+? %&  
public override void Play() @mBQ?; qlK  
{ Y=KTeYW`  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); D_7,m%Z:  
} T-L||yE,h  
} vr l-$ii  
sP~<*U.7  
public class MPEG:VideoMedia j$:~Rek  
{ 00y!K m_D  
public override void Play() uzPV To|=  
{ q`-N7 ,$T  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); xo&_bMO  
} ^ @5QP$.  
} V!=,0zy~Z  
3d]S!=4H"  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 J8(lIk:e  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: &z3o7rif$  
0d&6lqTo  
public interface IMedia NI]N4[8(  
{ SfyQ$$Z  
void Play(); Y.UFbrv  
} Vb_4f"  
,4$>,@WW~  
public abstract class AudioMedia:IMedia 0OE:[pR  
{ x9g#<2w8  
public abstract void Play(); p6@)-2^  
} n\DV3rXI9  
t:Q*gW Rh  
public abstract class VideoMedia:IMedia Lq^)R  
{ %$L{R  
public abstract void Play(); +6\Zj)  
} n\53wh@+  
7$=In K  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 2ilQXy  
public class MediaPlayer vE?G7%,  
{   aFYIM`?(  
public void Play(IMedia media) oc`H}Wvn  
{   F41=b4/  
  media.Play(); n>YKa)|W`  
} ,"ZMRq  
} ?a5!H*,  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 T5h H  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 4[e X e$  
  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。 zF<R'XP  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) @9s$4DS  
{ 5;EvNu  
IMedia media = null; L4HI0Mx  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) /4Gt{yg Sr  
{ *] X'( /b_  
  case ("mp3"): lo+A%\1  
    media = new MP3(); :F?C)F  
    break; 4B.*g-L   
        //其它类型略; vs4>T^8e  
  case ("rm"): ga+dt  
    media = new RM(); y)@wjH{6  
    break;   i_%_x*  
  //其它类型略; !|(NgzDP/  
} N6:`/f+A>T  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 1+s;FJ2}  
player.Play(media); g- gV2$I  
} K"MX!  
y6a3t G  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 0H:X3y+  
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。 (9a^$C*  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 4Nsp<Kn>  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 g 7H(PF?  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: 1qA;/-Zr<o  
public interface IMediaFactory {IjR^J=k  
{ ]/v[8dS(l  
IMedia CreateMedia(); })%{AfDRF  
} JZ x[W&]zT  
AwR =]W;j  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: 5H^ (2w  
public class MP3Factory:IMediaFactory o]V^};B  
{ F^:3?JA _  
public IMedia CreateMedia() t6c4+D'{].  
{ 59u }W 0  
  return new MP3(); l/5 hp.  
} [/r(__.  
} `a/`,N  
//其它工厂略; _[BP 0\dPW  
hZb_P\1X  
public class RMFactory:IMediaFactory E1 2uZ$X  
{ :2`e(+Uz  
public IMedia CreateMedia() ,P0) 6>  
{ 8s@3hXD&  
  return new RM(); >t+P(*u  
} jH:[2N?  
} f o3}W^0  
//其它工厂略; ;uGv:$([g  
F+qm[Bc8  
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。 flx(HJK  
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: $`8wJf9@w  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ]SEZaT  
{ sI2^Qp@O1  
IMediaFactory factory = null; h(DTa  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) QT}tvm@PMq  
{ <P<z N~i9j  
  //音频媒体 5^Zg>I  
  case ("mp3"): ~W/z96' 5  
    factory = new MP3Factory(); V7/Rby Q  
    break; h";L  
  //视频媒体 gX@aG9  
case ("rm"): DlJo^|5  
    factory = new RMFactory(); * T1_;4i  
    break;   {!`6zBsP  
  //其他类型略; #vlgwA  
} Y]a@j !  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); %C]>9."  
player.Play(factory.CreateMedia()); Fr-SvsNFB  
} dO\"?aiD  
p#tI;"\y  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 ]4e;RV-B  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: zt%Mx>V@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) z$sGv19pB  
{ cMIEtK`  
IMediaFactory factory = null; DmcZta8n]  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 8P`"M#fI  
{     kx^/*~ex  
  case ("mp3"): K=&>t6s<  
    factory = new MP3Factory(); *qq+jsA6wH  
    break; XWw804ir  
    //其他类型略; rm_Nn8p,  
  case ("rm"):  D%Z|  
    factory = new RMFactory(); dh\P4  
    break;   =(^3}x  
  //其他类型略; j<$2hiI/?&  
} l,).p  
IMedia media = factory.CreateMedia(); HaYo!.(Fv  
media.Play(); ;*J  
} !R$`+wZ62  
\)e'`29;  
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。 6LhTBV  
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。 7:@'B|  
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。 AXB7oV,xt  
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: Ys7]B9/1O  
y{Q {'De  
<appSettings> ;{6~Bq9  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> < %Y}R\s?  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ,x$,l  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ^zr`;cJ+c  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> i30!}}N8  
</appSettings> pCG}Z Ka  
wC*X4 '  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: i/.6>4tE:  
private void InitMediaType() UF|p';oom  
{ m {}Lm)M  
cbbMediaType.Items.Clear(); 9BB=YnKE  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) HOi`$vX }N  
{ - YBY[%jF>  
    cbbMediaType.Item.Add(key); E-FUlOG&  
} 1;iUWU1@  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ry]l.@o;  
} {8etv:y  
HZOMlOZ  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: + T+#q@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) \.S/|  
{ Rb;'O89Hj@  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); F"kAkX>3}  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); zm#  ?W  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 3g B7g'U  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, N>E_%]Ch  
factoryDllName).Unwrap(); D+c>F5  
IMedia media = factory.CreateMedia(); x1<|hTPk  
media.Play(); A}^mdw9  
} {{1G`;|v 9  
=MWHJ'3-/  
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。 3c%caK  
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: fV~~J2IK  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 E`J@h l$N  
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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