面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) KgV3j]d
=5aDM\L$&
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 7ByTnYe~S
一、传统过程化设计思想 (
Wa
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: DvME1]7)
public class MediaPlayer Q)"C&)`l
{ hZ[E7=NTQ^
private void PlayMp3() _AYXc] 4%
{ .#wqXRd
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); mt9.x
} Pf*^ZB%
s~X+*@.
private void PlayWav() Mc#*wEo)8
{ _,q) hOI
MessageBox.Show("Play the wav file."); A2^\q>_#
} )64@2~4y
BeCWa>54i
public void Play(string audioType) ^
K|;~}P
{ &lR 6sb\
switch (audioType.ToLower()) L}GC<D:
{ :z}MIuf
case ("mp3"): El<]b7
PlayMp3(); Rfn9s(m
break; 0MV>"aV
case ("wav"): #G|qD
PlayWav(); 7:Ax(El
break; ^?$WVB
} 0 - ><q
} pkP?i5,
} e'~Zo9`r6
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。 5'0xz.)!
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。 ANvR i+ _
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! b k|m4|
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。 qL5{f(U4<
二、面向对象设计思想 Jm|+-F@I
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! A"`foI$0
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: %cCs?ic
public class MP3 =PUt&`1.a
{ 3VuW#m#j
public void Play() +${D
{ /V=24\1Ky
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 6}75iIKi
} JB ZUv
} *J$=.fF1
$=5=NuX
public class WAV ;`l'2
z@N
{ {x:ZF_wbb
public void Play() 1h>yu3O
{ c<uN"/gi*
MessageBox.Show("Play the wav file."); '#LQN<"4
} 'sLiu8G
} z?>D_NLX6
:1 (p.q=
Public class MediaPlayer H(2!1?N+
{ " .SJ~`S
switch (audioType.ToLower()) Wqc)Fv70m
{ _nD$b={g
case ("mp3"): FvN<<&B
MP3 m = new MP3(); {D!6%`HKV+
m.Play(); O_cbP59Y.
break; ?gJOgsHJP
case ("wav"): V~S0hqW[
WAV w = new WAV(); 0OT\"O~S[
w.Play(); aaKN^fi&
break; HQ|MhM/"
} ;2@BO-3K
} +zu(
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。 m~@;~7I x
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) V?Z.\~
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。 OS4q5;1#
public class AudioMedia #
S}Z8
{ 7a#4tqM#
public void Play() e?`5>& Up
{ hdnTXs@z
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ET _W-
} N+LL@[
} _2k]3z?
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)。 1^_U;O:I
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: Rop'e 8Q
public abstract class AudioMedia .~Fp)O:!
{ TlI<1/fP}
public abstract void Play(); fBgEnz/
} !_+8A/
8~9030>Q
public class MP3:AudioMedia BYTnrPA&Z;
{ <c)+Fno[E_
public override void Play() :@1eph0
{ -od!J\KCy
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); fbWFLSm;
}
L f"i
!
} y;t6sM@
@[#$J0qq
public class WAV:AudioMedia "]oO{'1X
{ /CuXa%Ci^
public override void Play() T<JwD[(
{ 1rKlZsZ#*
MessageBox.Show("Play the wav file."); ymegr(9&K
} 4J;-Dq
} zG' "9kJx
}"|"Q7H
public class MediaPlayer psnTFe
{ K`/`|1
//根据需要完成任务的单向分派 YY&l?*M<
public void Play(AudioMedia media) S-7'it!1
{ 6(]tYcC
media.Play(); h Ggx
} 0dA7pY9
} d0aC Y
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{+G
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。 @g2cC
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: hty0Rb[dH
public abstract class VideoMedia CT KG9 T
{ VOc8q-hK
public abstract void Play(); <&&SX;
} #6AFdNy
A#nun
public class RM:VideoMedia :8 jhiB)
{ neXeAU
public override void Play() -zp0S*iP7
{ masT>vM
MessageBox.Show("Play the rm file."); k% sO 0
} ]W Zq^'q.
} y"6y!
"6R
5+
public class MPEG:VideoMedia sf OHl
{ ] GHt"
public override void Play() [/ !;_b\X
{ 1G0fp:\w
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 7]x3!AlV
} %]gn?`O
} Rw6;Z
s:2|c]wQ#R
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。 ~6pr0uyO`
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: 2:BF[c`
9Ro6fjjE
public interface IMedia \k]x;S<a
{ JOb*-q|y
void Play(); j:}J}P
} :}h>by=
qS/V"|G(
public abstract class AudioMedia:IMedia 4B4Z])$3
{ G
[:N0{v5
public abstract void Play(); |y h\
} n:0}utU4
bn(`O1r[(
public abstract class VideoMedia:IMedia JXixYwm
{ 2+cNo9f
public abstract void Play(); ik"sq}u_]E
} `C_jP|[e
BnCKSg7V
这样再更改MediaPlayer类的代码: yf?h#G%24
public class MediaPlayer -*~CV:2iq-
{ RrhT'':[
public void Play(IMedia media) :d0Y%vl
{ j
,)P9V
media.Play(); DbZ0e5
} (faK+z,*6R
} %*o8L6Hn
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 $B#6tk~u
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 Bd^"=+c4
现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 Fhv2V,nZ<
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) T1`|~Z?g-
{ Q|,B*b
IMedia media = null; K*IxUz(
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) l
akp
{ #Ei,(xiP
case ("mp3"): &f>eQS=(
media = new MP3(); l{:a1^[>y
break; j7MO'RX`&
//其它类型略; Xt{*N-v\
case ("rm"): -UZ@G~K
media = new RM(); ]&ixhW
break; 4D$;KokZ
//其它类型略; [k[u*5hP|F
} X53mzs
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 4"@GNk~e
player.Play(media); 'JZJFE7Z
} 6AvHavA^Y
h6%[q x<
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 K7e4_ZGI
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。 Y7GF$}%UL
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 QN>7~=`
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 `e]6#iJ^
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: 7l."b$U4yv
public interface IMediaFactory MlJVeod
{ (>=7ng^
IMedia CreateMedia(); YB)3X[R+0
} E15vq6 DKF
iB1i/l
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: RGIoI]_
public class MP3Factory:IMediaFactory BPqGJ7@
{ [ U8$HQ+x
public IMedia CreateMedia() 0@5E|<