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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) _$_,r H  
NA=m<n#  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 +CN!3(r  
一、传统过程化设计思想 wvRwb   
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: .iYp9?t  
public class MediaPlayer W. BX6  
{   ? =G{2E.  
private void PlayMp3() 'x6rU"e$J  
{ GT,1t=|&V  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Y<h6m]H  
} >i"WKd=  
|3mcL'  
private void PlayWav() VS3lz?o?6g  
{ {Z1KU8tp  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); {q! :t0X.Y  
} lvx[C7?  
HCT+.n6  
public void Play(string audioType) u#UtPF7q  
{   .uSVZqJ7  
  switch (audioType.ToLower()) _rg*K  
  { ?[;>1+D  
    case ("mp3"):  De2$:?  
    PlayMp3(); w=FU:q/  
    break; ^l<!:SS  
    case ("wav"): k}C4:?AT  
    PlayWav(); WO6R04+WV  
    break;       qM<CBcON  
  }   m 48Ab`  
} {YG qa$+\  
} p'A43  
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。 wLzV#8>  
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。 VTwQD"oB  
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! !j%u wje\  
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。 U/-k'6=M  
二、面向对象设计思想 KL./  
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" nSXzk  
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: DMOP*;Uk  
public class MP3 UF$O@l  
{ "7eL&  
public void Play() 7AlL,&+  
{ qh+&Zx~  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); EQ.K+d*K][  
} P *&Cght>0  
} my0iE:  
Xzl$Qc  
public class WAV Xck`"RU<xA  
{ =;(L$:l~  
public void Play() ~E/=nv$  
{ v#EFklOP  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); I^HwXp([  
} $z`l{F4eMf  
} xIwILY|W=  
A/{!w"G  
Public class MediaPlayer \ AIFIy  
{  /PTq.  
  switch (audioType.ToLower()) [N#4H3GM8  
  { Km,%p@`m  
    case ("mp3"): o/ 7[ G  
        MP3 m = new MP3(); {$#88Qa\-  
    m.Play(); =K_&@|f+B  
    break; [] el4.J,  
    case ("wav"): lF t^dl^  
    WAV w = new WAV(); xz, o Mlw  
w.Play(); m>RtKCtP  
    break;       `X)A$lLr  
  } {T-^xwc  
}   1 e]D=2y  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 GaV}@Q  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) M| Nh(kvH  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 9kB R/{  
public class AudioMedia A!Tm[oqu  
{ b 0qA  
public void Play() [H{@<*  
{ U#&+n-npO  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); jz]}%O  
} (>AQ\  
} r Nurzag  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 0b['{{X(  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: %~} ,N  
public abstract class AudioMedia )+DDIq  
{ w!z* ?k=Da  
public abstract void Play(); IMBjI#\  
} R1/c@HQw?  
o)>iHzR</  
public class MP3:AudioMedia i"x V=.  
{ ,FXc_BCx4  
public override void Play() 7XLqP  
{ rxqSi0p  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ve:Oe{Ie{  
} 8&nb@l  
} 3,K\ZUU.,  
Pd-LDs+Ga  
public class WAV:AudioMedia `HO] kJpX  
{ ~9xkiu5~  
public override void Play() !XM<`H/  
{ |>[qC O  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); &]GR*a  
} _C (fz CK  
} {}rnn$HQe  
5Zd oem  
public class MediaPlayer FJ4,|x3v[x  
{   N  /'  
  //根据需要完成任务的单向分派 .ZV='i()X  
public void Play(AudioMedia media) Srz8sm;  
{   sp MYn&p  
  media.Play(); q |FOU  
} }+bo?~2E&  
} Jm#p!G+  
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)。 ck%YEMs  
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。 TUz4-Pd  
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: M@P%k`6C  
public abstract class VideoMedia {Z7ixc523  
{ ^yqRa&  
public abstract void Play(); #oFyi @U  
} YM6 J:89  
FRajo~H  
public class RM:VideoMedia UCK;?]  
{ 0[M2LF!m  
public override void Play() |Olz h63k:  
{ PTLlLa85<  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); fQ~TZ:UrU  
} TnKv)%VF  
} UP$>,05z6  
F_9 4k  
public class MPEG:VideoMedia k52IvB@2  
{ %p$XK(6  
public override void Play() vd(S&&]o1  
{ _p5#`-%mM  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); dP(.l}O  
} /d,u"_=l  
}  <7SE|  
I.G[|[. Do  
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。 HA,8O [jon  
  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: iETUBZ  
~[dL:=?c  
public interface IMedia }A,!|m4  
{ M_Q`9  
void Play(); ZSW@,Ti  
} P+ CdqOL  
sNcU>qjj6  
public abstract class AudioMedia:IMedia p JT)X8K"  
{ /]'&cD 1  
public abstract void Play(); od5nRb  
} m;\nMdn  
jf`w8*R  
public abstract class VideoMedia:IMedia rab$[?]  
{ FU/:'/ L  
public abstract void Play(); 5>+@.hPX  
} TfT^.p*  
?jUgDwc(w  
这样再更改MediaPlayer类的代码: }$ySZa9  
public class MediaPlayer .r{t&HO;Y  
{   f<iK%  
public void Play(IMedia media) )[J!{$&y  
{   ~tyqvHC  
  media.Play(); j6RV{Lkr_  
} c0o Z7)*}  
} az:}RE3o  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 1 :$#a  
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。 )^AZmUYZ  
  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。 \8!CKnfs  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {U$XHG  
{ _pZ <  
IMedia media = null; A[^#8evaK  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) |9\i+)C  
{ k ,ldi  
  case ("mp3"): axph]o@ y@  
    media = new MP3(); s>I]_W)Pt  
    break; ?d%{-  
        //其它类型略; =X^a  
  case ("rm"): _u^3uzu  
    media = new RM(); |h 6!bt!=  
    break;   :wXiz`VH  
  //其它类型略; #::+# G  
} 6H: fg  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); u"V,/1++\  
player.Play(media); > ^zNKgSQ  
} B>>_t2IU  
NJgu`@YoI  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 WZn;u3,R  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 ;Ivv4u  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 %(p9AE  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 *EvW: <  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: )mf|3/o  
public interface IMediaFactory =v?P7;T  
{ VgIk'.  
IMedia CreateMedia(); GiX3c^V"1  
} MGMJeq vr  
 R*2N\2  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: JxwKTFU'3O  
public class MP3Factory:IMediaFactory !J<Xel {  
{ fX 1%I  
public IMedia CreateMedia() KYw7Jx`l  
{ <=GZm}/]N  
  return new MP3(); Pg:xC9w4  
} &z40l['4bz  
} 0$c(<+D  
//其它工厂略; e ar:`11z  
B!,&{[D  
public class RMFactory:IMediaFactory Nv.  
{ XP o#qT8n  
public IMedia CreateMedia() poW%Fzj  
{ H=,>-eVv*  
  return new RM(); ]r 0j  
} bAH<h   
} tt2 S.j  
//其它工厂略; 9ghzK?Yc  
X"d"a={]  
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。 9/e>%1.  
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:  c`\/]  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) HM0&%  
{ WwTl|wgvyI  
IMediaFactory factory = null; 4V4S5V  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @@K/0:],  
{ u9KT_` )  
  //音频媒体 '_4apyq|  
  case ("mp3"): _,60pr3D'  
    factory = new MP3Factory(); xBc|rqge  
    break; -O?HfQ  
  //视频媒体 n/(}|xYU  
case ("rm"): N8At N\e  
    factory = new RMFactory(); IMbF]6%p(  
    break;   5o 5DG  
  //其他类型略; =cS5f#0  
} "GZ}+K*GG  
MediaPlayer player = new MediaPlayer();  %V ]v,  
player.Play(factory.CreateMedia()); h M7 SGEV  
} L5 Cfa-  
i"iy 0 ?  
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。 Q &{C%j~N  
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: t !6sU]{  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) R|8L'H+1x  
{ #~/9cVm$  
IMediaFactory factory = null; (0Br`%!F  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) .6$=]hdAp  
{     Uv>e :U7;  
  case ("mp3"): 1ow,'FztPt  
    factory = new MP3Factory(); tjRw bnT"  
    break; X$ \CC18  
    //其他类型略; \ [OB.  
  case ("rm"): J5Zz*'av'  
    factory = new RMFactory(); $`7Fk%#+e  
    break;   ysK J=  
  //其他类型略; DFQ`(1Q  
} R[l`# I  
IMedia media = factory.CreateMedia();  w (RRu~J  
media.Play(); GB}\7a  
} HAI) +J   
} %?or_f/  
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。 o96c`a u  
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。 de2G"'F  
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。 #tHYCSr]  
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: &x\)] i2f  
'D`lVUB  
<appSettings> cq?,v?m  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> &l ]F&-  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> qF$y p>|#  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> QOUyD;0IW  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> $$.q6  
</appSettings> ,.( :b82$  
5lD`qY  
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: YHom9& A  
private void InitMediaType() K<::M3eQ  
{ dF 6od  
cbbMediaType.Items.Clear(); ktynIN  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ca3zY|Oo  
{ BaI-ve  
    cbbMediaType.Item.Add(key); oKGF'y?A>  
} Ru#pJb(R  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; *rw6?u9I  
} :TP4f ?FA  
$eT[`r  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ./3/3& 6  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (?'vT %  
{ 0iM'),v[]  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); s 7w A3|9  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); HU/4K7e`  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; bXOM=T  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, nM &a2Z,T  
factoryDllName).Unwrap(); e<=Nd,v4;  
IMedia media = factory.CreateMedia(); g|| q 3  
media.Play(); r*mSnPz\q  
} YKU|D32  
$-pijBiz_  
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。 {`*Fu/Upb  
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: q] pHD})O  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 @|"K"j#  
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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