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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) fjOq@thD  
iGkysU<wcp  
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。 7f4O~4.[i  
一、传统过程化设计思想 :eSsqt9]9  
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: &7oL2 Wf  
public class MediaPlayer =YTcWB  
{   - Z`RKR8C  
private void PlayMp3() H>A6VDu  
{ vENf3;o0  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); mf)+ 5On  
} Z XGi> E  
QW$p{ zo  
private void PlayWav() r *]pL<  
{ eIfQ TV  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); U8AH,?]#  
} O`Gq7=X  
vaGF(hfTA  
public void Play(string audioType) N@L{9ak1  
{   -sfv"?  
  switch (audioType.ToLower()) ;}j(x;l>t  
  { &iVdqr1,  
    case ("mp3"): 2 U]d 1  
    PlayMp3(); P6R_W  
    break; RFy MRE!?  
    case ("wav"): #,u|*O:  
    PlayWav(); z V\+za,  
    break;       t2s/zxt  
  }   wV"`Du7E;  
} "J`&"_CyZ  
} Be=rBrI>  
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。 CF2Bd:mfZ  
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。 @J"tM.  
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! VOLj#H  
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。 l6&\~Z(  
二、面向对象设计思想 EgU#r@7I  
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! =jJEl=*S  
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: C!*.jvhT  
public class MP3 qQi\/~Y[:  
{ 4] uj+J  
public void Play() 6:O<k2=2  
{ }}{n|l+R5  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 8v4 o+w P  
} kB> ~Tb0  
} IF|6iKCE  
'Vo8|?.WhX  
public class WAV L_NiU;cr%  
{ CMaph  
public void Play() 52dD(  
{ L"NHr~  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); m&Mupl  
} Ch_rV+  
} 8s@N NjV  
%)x9u$4W2  
Public class MediaPlayer sfj+-se(K.  
{ wDZ<UP=X  
  switch (audioType.ToLower()) 12KC4,C&1i  
  { )&Oc7\J,  
    case ("mp3"): 6JDHwV  
        MP3 m = new MP3(); >w@+cUto  
    m.Play(); t82'K@sq  
    break; n%s%i-[5B  
    case ("wav"): cKe%P|8  
    WAV w = new WAV(); C/Khp +  
w.Play(); )ODF6Ag  
    break;       ]~KLdgru_  
  } _XV%}Xb'  
}   GWnIy6TH l  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 zKO7`.*  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) hTr5Q33y>  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 lUm(iYv;H  
public class AudioMedia VN0We<\Z  
{ CwA_jOp  
public void Play() ViPC Yt`of  
{ X#lNS+&='  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); '7-Yo Q  
} %w*)7@,+-  
} fkBL`[v)4  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 hM Dd*<%l  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: 4^tSg#!V{  
public abstract class AudioMedia lmvp,BzC  
{ h'):/}JPl  
public abstract void Play(); 2Wz8E2.  
} _\}'5nmw\  
d,V#5l-6  
public class MP3:AudioMedia ,Of^xER`  
{ O1J&Lwpk,  
public override void Play() q8v[u_(yD  
{ i2~uhGJ  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); f"QiVJq  
} #) aLD0p  
} &9p!J(C  
 `Vb  
public class WAV:AudioMedia ;*<tU n^t  
{ Ymk?@mV4  
public override void Play() 1iy$n  
{ F4EAC|Y  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); I,j4 BU4  
} Tlsh[@Q  
} /kW Z 8Z  
mgq!)  
public class MediaPlayer _FY&XL=  
{   Fb5U@X/vE  
  //根据需要完成任务的单向分派 jT{T#_  
public void Play(AudioMedia media) k$w~JO!s  
{   EKwQ$?I  
  media.Play(); I0Pw~Jj{  
} lkn|>U[  
} )'_[R@ThB  
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)。 M"~jNe|  
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。 ;b$P*dSG}  
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: Dqx#i-L23  
public abstract class VideoMedia x sryXex;  
{ XO <wK  
public abstract void Play(); Z*%;;&?  
} m1"m KM  
yB b%#GW  
public class RM:VideoMedia uJ !&T  
{ Ms{";qiG  
public override void Play() ,XD" p1(|G  
{ PsY![CPrW  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); { "y/;x/  
} l!mbpFt  
} Z'z)Oo  
hi7_jl6  
public class MPEG:VideoMedia ToXWFX  
{ `fu_){  
public override void Play() @I _cwUO  
{ Dyo v}y  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ) r2Y@+.FN  
} ^X=Q{nB  
} M";qo6  
p4' .1.@  
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。 {VgE0 7r  
  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: IC`3%^  
diq}\'f  
public interface IMedia DXFu9RE\{  
{ 51#*8u+L  
void Play(); RJrz ~,}  
} SK<Rk  
gq+SM  i=  
public abstract class AudioMedia:IMedia 1K72}Gj)ZL  
{ @IT[-d  
public abstract void Play(); t&r.Kf9Z\  
} $^Fl*:6  
Rn1oD3w  
public abstract class VideoMedia:IMedia /sE,2X*BT  
{ :cT)M(o  
public abstract void Play(); ~P4C`Q1PT#  
} 4"d,=P.{  
7=G 2sOC  
这样再更改MediaPlayer类的代码: w+M/VsL  
public class MediaPlayer {!"UBALxc  
{   *$tXm4 O[  
public void Play(IMedia media) *FS8]!Qg  
{   `KJ( .m  
  media.Play(); SQp|  
} %( )d$.F  
} %go2tv:|W  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 )H8_.]|  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 ;Rrh$Ag  
  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。 ke4E 1T-1n  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #EzBB*kP  
{  j]u!;]  
IMedia media = null; \Z-th,t  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) y7Po$)8l  
{ 3uL f0D  
  case ("mp3"): >p_W(u@ z$  
    media = new MP3(); Wn%P.`o#  
    break; O[@!1SKT0  
        //其它类型略; xQoZ[  
  case ("rm"): u?osX;'w  
    media = new RM(); L\:|95Yq  
    break;   VUb>{&F[  
  //其它类型略; q6zVu(  
} 7CIN!vrC|1  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); /x VHd  
player.Play(media); @CprC]X  
} aukcO ;oG<  
dkQ4D2W*\  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 (jc@8@Wo.  
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。 87 Z[0>  
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。 #mxOwvJ  
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。 !Sc"V.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: CSM"Kz`  
public interface IMediaFactory AIF ?>wgq  
{ { 3G  
IMedia CreateMedia(); v 6~9)\!j  
} agIqca;  
DUp`zW;B  
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: }:Z.g  
public class MP3Factory:IMediaFactory M'*s5:i  
{  |/Nh#  
public IMedia CreateMedia() 18&"j 8'm  
{ eYOY   
  return new MP3();  Nx}nOm  
} =i/Df ?  
} ZU4=&K  
//其它工厂略; a:FU- ^B4~  
`Os=cMR  
public class RMFactory:IMediaFactory bI):-2&s}  
{ qmS9*me {  
public IMedia CreateMedia() i:lc]B  
{ 0PzSp ]  
  return new RM(); qu=~\t1[6  
} $?= $F  
} ^q7V%{54  
//其它工厂略; p`tz*ewC  
S%SYvA  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 *x36;6~W;  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: Llfl I   
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ~7m`p3W@  
{ ? <?Ogq"<  
IMediaFactory factory = null; XlppA3JON|  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) _l d.Xmvd  
{ ?]Yic]$n  
  //音频媒体 ot0teNF  
  case ("mp3"): FP@_V-  
    factory = new MP3Factory(); N$fP\h^AR  
    break; 'gwh:  
  //视频媒体 (tK_(gO  
case ("rm"): sh/ ,"b2!P  
    factory = new RMFactory(); |G j.E  
    break;   )nUdU = m  
  //其他类型略; _3/u#'m0  
} L&\W+k  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ym;]3<I?I[  
player.Play(factory.CreateMedia()); }$ y.qqG  
} G[64qhTC  
m&)/>'W   
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。 rH}|~  
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: $LP(\T([  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) TWP@\ BQ  
{ >A Ep\ *  
IMediaFactory factory = null; D  T5d]MU  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) $^x=i;>aK.  
{     Fh~9(Y#  
  case ("mp3"): *5'8jC"2g  
    factory = new MP3Factory(); YPK@BmAdE  
    break; o&JoeKXor  
    //其他类型略; ,!= sGUQ)  
  case ("rm"): 5Tsz|k  
    factory = new RMFactory(); Kz'GAm\  
    break;   oj8r*  
  //其他类型略; YwVA].p@TI  
} Xo PJ?6 3  
IMedia media = factory.CreateMedia(); vo/x`F'ib  
media.Play(); -rDfDdT  
} g=:o'W$@  
;>,B(Xz4i  
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。 qq)5)S  
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。 ZflB<cI  
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。 s_^`t+5  
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: |d0X1(  
F|%PiC,,qO  
<appSettings> }Qo]~/  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> b9g2mWL\T  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ;~3;CijJ8  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 2/SUEnaLy_  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> g[cnaS|?  
</appSettings> =!Ik5LiD  
{i>AQ+z61f  
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: !@C-|=9G  
private void InitMediaType() MN: {,#d0  
{ #}Qe{4L  
cbbMediaType.Items.Clear(); Dj/Hz\  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) Df"PNUwA"  
{ w1Bkz\95  
    cbbMediaType.Item.Add(key); PKlR_#EB?  
} .ATpwFal  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; >~g-  
} %! ` %21  
,[n9DPZ  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: )U/Kz1U  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) L7ae6#5.  
{ 5;`Ot2  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); kEh9J>|M  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString();  Wvb ~j  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; Csyh 'v  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, =CzGI|pb  
factoryDllName).Unwrap(); :k9T`Aa]  
IMedia media = factory.CreateMedia(); <?41-p-;  
media.Play(); +G;<D@gSa0  
} h-p}Qil,  
le:}M M  
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。 R3g)LnN  
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: >VhZv75  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 :ok.[q  
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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