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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) &G<ZK9Ot}0  
M $e~Rlw  
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。 bQ .y,+  
一、传统过程化设计思想 Nr(WbD[T  
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: OH)SdSBz  
public class MediaPlayer x!YfZ*  
{   ,vN#U&RS  
private void PlayMp3() 1.>sG2*P  
{ 4G`YZZQ  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); d[$1:V  
} d1E~H]X4  
R2~Rqlti  
private void PlayWav() C)ChF`Ru':  
{ E&K8hY%5  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); t"BpaA^gO  
} 6Jj)[ R\5=  
+ZZiZ&y  
public void Play(string audioType) 9f"6Jw@F  
{   T+.wJ W:jh  
  switch (audioType.ToLower()) u YH{4%  
  { "?S#vUS+ 2  
    case ("mp3"): dG)A-qbV  
    PlayMp3(); [yVU p+  
    break; +zw<iB)J  
    case ("wav"): +b{h*WWdj  
    PlayWav(); ]mqB&{g  
    break;       oNEU?+  
  }   z1Ju;k( 8  
} T[;{AXLeI  
} 8?)Da&+f  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 MBwp{ET!p  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 T!*7G:\f"  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! 5VPuHY2  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 -pjL7/gx  
二、面向对象设计思想 O42An$}  
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! \NSwoP  
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: Ugs<WVp$  
public class MP3 v~xG*e  
{ IM@Qe|5  
public void Play() '%~zu]f'  
{ Mz{>vb  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); HmiwpI  
} ^1nf|Xj [  
} :g\qj? o  
$zbg  
public class WAV 6zI?K4o  
{ yqYX<<!V  
public void Play() "?il07+w%  
{ J7maG|S(DF  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ~/Ry=8   
} rms&U)?  
} ^KhFBed   
3&zmy'b*:  
Public class MediaPlayer [n^___7  
{ O4#zsr:"  
  switch (audioType.ToLower()) m7@`POI  
  { h?O-13v   
    case ("mp3"): LnL<WI*Pq  
        MP3 m = new MP3(); IaJ(T>" +  
    m.Play(); K0#tg^z5d  
    break; vSyN_AB?$  
    case ("wav"): ae<KUThm.  
    WAV w = new WAV(); (sl~n_<ds8  
w.Play(); - Z|1@s&  
    break;       *V\kS  
  } (+U!# T]'D  
}   Y#m0/1-  
  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。 n/6A@C  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) mB,7YZv  
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$ (}\hMLt  
public class AudioMedia ,=ICSS~9l  
{ ,yT4(cMBk?  
public void Play() WGO=@jkf  
{ }I;W  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); b 9?w _  
} YnMph0\Y^  
} J2R<'(  
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#&K3v  
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: J?]W!V7C  
public abstract class AudioMedia 7}#vANm  
{ RDZq(rKc  
public abstract void Play(); '"TBhisky  
} j4l7Tx  
s)N1@RBR  
public class MP3:AudioMedia 7OZ s~6(  
{ ;aF / <r  
public override void Play() ,aN/``j=  
{ eGE,zkj FY  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ?e@Ff"Y@e  
} FHD6@{{Gp"  
} WFB2Ub7  
*0iP*j/]  
public class WAV:AudioMedia x88$#N>Q5  
{ l|&nGCW  
public override void Play() L.GpQJ8u  
{ %1 v)rg y  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); N7E[wOP  
} s4Wk2*7 Mq  
} 87HVD Di  
15zL,yo  
public class MediaPlayer !At_^hSqz  
{   o#T,vu0s  
  //根据需要完成任务的单向分派 OVd"'|&6_  
public void Play(AudioMedia media) *=I#VN*_<.  
{   ~/NA?E-c  
  media.Play(); e"b F"L  
} -1{N#c/U  
} 5|Y4GQVz  
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)。 p;p G@Vg  
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。 }Orc;_)r  
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: k&**f_b  
public abstract class VideoMedia |%tR#!&[:g  
{ $0 l i"+  
public abstract void Play(); _#L IG2d  
} 4@bL` L)  
F|PYDC  
public class RM:VideoMedia &o8\ $A  
{ & =frt3  
public override void Play() Q~]R#S  
{ 9xSAWKr,l  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); H p,r @  
} 2M;{|U  
} mr/^lnO  
Sd)D-S  
public class MPEG:VideoMedia jeW0;Cz J~  
{ fer'2(G?W  
public override void Play() Zj}, VB*T  
{ X{ Nif G  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); A$ S9 `  
} L*5&hPU  
} Yd,*LYd2EL  
KctD=6  
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。 jem$R/4"  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: 3*; {C|]S  
G,XFS8{%  
public interface IMedia :hevBBP  
{ ~U^0z|.  
void Play(); c#l (~g$D+  
} RuHJk\T+  
X-ml0 =M[  
public abstract class AudioMedia:IMedia } FFW,x  
{ H,uOshR  
public abstract void Play(); 3wr~P  
} / '7WL[<  
1di?@F2f  
public abstract class VideoMedia:IMedia v5*SoUOF  
{ YZoH{p9f  
public abstract void Play(); PM_q"}-  
} B4{A(-Tc  
xWV_Do)z  
这样再更改MediaPlayer类的代码: E`'+1  
public class MediaPlayer ikY=}  
{   i %z}8GIt'  
public void Play(IMedia media) MjLyB^ M  
{   PanyN3rC*  
  media.Play(); mB!81%f%|  
} yP"_j&ef7  
} 8..itty  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 !867DX3*  
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。 -nU_eDy  
  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。 )kd PAw  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) k1%Ek#5  
{ B'=*92i>S  
IMedia media = null; *EDzj&  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) u{\`*dNx  
{ 9J1&g(?>-  
  case ("mp3"): 5v?6J#]2  
    media = new MP3(); jsL'O;K/  
    break; Et7AAV*8g  
        //其它类型略; a#mdD:,cF  
  case ("rm"): sGzd c  
    media = new RM(); +]AE}UXZoh  
    break;   9,F(f}(t  
  //其它类型略; 3"<{YEj8U  
} tnTr &o#  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); v[~ U*#i  
player.Play(media); J|K~a?&vN  
} HM<V$ R  
|"ck;.)  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 ?X eRL<n  
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。 M.t5,NJ  
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。 ]5} =r  
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。  m>a6,#I  
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: T$k) ^'  
public interface IMediaFactory |&C.P?q  
{ z[7U>q[E  
IMedia CreateMedia(); S__ o#nf`%  
} ,.E:mm  
BV7GzJ2([{  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: <Q%o}m4Kt  
public class MP3Factory:IMediaFactory ku\_M  
{ S"fnT*:.%  
public IMedia CreateMedia() fOrqY,P'  
{ gBresHrlH  
  return new MP3(); lZb1kq%9g  
} g*8sh  
} qA*QFQ'-  
//其它工厂略; a-O9[?G/x  
k:af  
public class RMFactory:IMediaFactory ZfMJU  
{ :vc[ iZ  
public IMedia CreateMedia() Inr ~9hz  
{ PN<Y&/fB  
  return new RM(); U4Qc$&j>  
} yzXwxi1#  
} EV]exYWB  
//其它工厂略; G&:YgwG  
/eZA AH  
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。 hcM 0?=  
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: %B#Ewt@[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) R0{n0Br  
{ /I: d<A  
IMediaFactory factory = null; a_FJNzL  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) o#E z_D[  
{ tt#M4n@  
  //音频媒体 *bwLi h!}H  
  case ("mp3"): _RhCVoeB  
    factory = new MP3Factory(); u5%.T0 P  
    break; KWU#Swa`  
  //视频媒体 A2F+$N  
case ("rm"): G4ZeO:r  
    factory = new RMFactory(); |1;0q<Ka  
    break;   !t[X/iu  
  //其他类型略; %vyjn&13  
} `}Q+:  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Z'!jZF~4p  
player.Play(factory.CreateMedia()); ^d-`?zb  
} ~pwp B2c  
Ks9"U^bPs  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 3 u-j`7  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: Vk8:;Hj  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Rl<~:,D  
{ Hd6Qy {,*-  
IMediaFactory factory = null; ;V`~'357%  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) \tU91 VIj  
{     :6Bk<  
  case ("mp3"): T3!l{vG \O  
    factory = new MP3Factory(); Uu8Z2M  
    break; sd.:PE <  
    //其他类型略; +-`Q}~s+  
  case ("rm"): +g\u=&< 6  
    factory = new RMFactory(); 4 ILCvM  
    break;   CKrh14ul  
  //其他类型略; 2"JIlS;J}7  
} v"=^?5B  
IMedia media = factory.CreateMedia(); }Geip@Ot  
media.Play(); |L<oKMZY  
} %e:VeP~  
($[pCdY  
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。 Dy0cA| E  
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。 Xpjk2[,  
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#&]{]}Qv  
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: [Gysx  
`N ;!=7y7Y  
<appSettings> + ECV|mkk  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> A:& `oJl  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> DJT)7l{  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> IiS1ubNtZ  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 6HFA2~A  
</appSettings> ,HYz-sK.  
auaFP-$`f  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: =}u;>[3  
private void InitMediaType() |&h!#Q{7l  
{ H Viu7kue`  
cbbMediaType.Items.Clear(); v #IC  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) el 5F>)  
{ NS mo(c >5  
    cbbMediaType.Item.Add(key); nakhepLN  
} 31<hn+pE &  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; : :e=6i  
} JrYpZ.Nh  
, N5Rdgzk  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: -P@o>#Em  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /$]dVvhX%  
{ >")%4@  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Pg|q{fc  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 6@; w%Ea  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ~u/Enl7\-  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 3sHC1 +  
factoryDllName).Unwrap(); GDZe6*  
IMedia media = factory.CreateMedia(); f.Q?-M  
media.Play(); =+A8s$Pb  
} >x (^g~i  
=r:D]?8oC  
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。 +SZ#s :#SE  
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: W5EB+b49KM  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 `61VP-r  
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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