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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) NLj0\Pz|B  
@0aUWG!k  
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。 $0WAhq  
一、传统过程化设计思想 ?x:\RNB/  
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: _)ERi*}x8  
public class MediaPlayer tFRWxy[5  
{   P5Fm<f8\  
private void PlayMp3() V'_^g7}l&  
{ /dCZoz~~T  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); UOq$88sr  
} *Owq_)_ (|  
UO</4WJ  
private void PlayWav() K[sfsWQ.  
{ y- g5`@  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Y40{v(Pi  
} 0L|A  
>Z/,DIn,I  
public void Play(string audioType) [z?q -$#  
{   D:f0W v  
  switch (audioType.ToLower()) {&3n{XrF(  
  { `w&|~xT  
    case ("mp3"): *@/! h2  
    PlayMp3(); m]V5}-?al  
    break; !Y5O3^I=u  
    case ("wav"): m'Wz0b^BO  
    PlayWav(); 8c#u"qF  
    break;       ybfNG@N*  
  }   &B[$l`1  
} ?QZ\KY  
} BK,= (;d3  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 Y6V56pOS  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 2@=JIMtc  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! a(bgPkPP  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 @HR]b^2E  
二、面向对象设计思想 XjWoUnz  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! WPLAh_fe  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: JVU:`BH  
public class MP3 *V>Iv/(  
{ U<*ZY`B3  
public void Play() ;/$zBr`'  
{ z!eY=G'  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 1}9@aKM  
} D guAeK  
} eEXer>Rm   
Q[S""P.Z|  
public class WAV ><dSwwu  
{ EI]NOG 0  
public void Play() ']>@vo4kK{  
{ lQldW|S>  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); m>~%. (/x  
} cs,%Zk.xjw  
} F+|zCEc  
]7Tjt A.\q  
Public class MediaPlayer Wn<3|`c  
{ ,qyH B2v  
  switch (audioType.ToLower()) dtr8u  
  { MWu67">"  
    case ("mp3"): 4$@)yZ  
        MP3 m = new MP3(); g6+}'MN:5  
    m.Play(); GRS[r@W[1  
    break; Zn|vT&:Hg  
    case ("wav"): <T{PuS1<o  
    WAV w = new WAV(); q B5cF_  
w.Play(); 7$k[cL1  
    break;       ,i e84o  
  } 7 i,}F|#8  
}   sd xl@  
  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。 s7#w5fe  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) @u#Tx%  
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。 ,vl][MhM  
public class AudioMedia noV]+1#"V  
{ rXdI`l#  
public void Play() r1]shb%J?  
{ hU@ 9vU<U  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); $xJVUV  
} Rcfh*"k  
} Q3*@m  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 !0{":4 \  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: ?dY}xE  
public abstract class AudioMedia TIYI\/a\;  
{ wz<YflF  
public abstract void Play(); + v{<<  
} @;!s"!~sv  
"JT R5;`w  
public class MP3:AudioMedia ggIz) </  
{ uAwT)km {  
public override void Play() );'8*e'  
{ C A VqjT7  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ^W{+?q'  
} iZ yhj%#  
} LcI,Dy|P  
76(-!Z@=J  
public class WAV:AudioMedia TU&gj1  
{ 17 Hdj  
public override void Play() O|}97a^  
{ 3~iIo&NZ  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); |9$K'+'  
} t 5g@t0$  
} wK!4:]rhG  
uW },I6g  
public class MediaPlayer Y1vl,Yi  
{   9l5l"Wj&  
  //根据需要完成任务的单向分派 ^(r?k_i/  
public void Play(AudioMedia media) Yh\ } i  
{   |f# ~#Y2v  
  media.Play(); CXwDG_e  
} *W~+Nho.A  
} ]#z^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)。 epqX2`!V  
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。 s>~ h<B  
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: +}@1X&v:  
public abstract class VideoMedia b`)^Ao:  
{ -SnP+X!  
public abstract void Play(); /~Zxx}<;  
} hosw :%  
?aR)dQ  
public class RM:VideoMedia t:X\`.W  
{ ) ,1MR=  
public override void Play() 7+QD=j-  
{ dOh`F~ Y)e  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); SRuNt3wW6  
}  BR;f!  
} ,{!~rSq-l  
jr29+>  
public class MPEG:VideoMedia /"Ws3.p  
{ q^ lx03   
public override void Play() WB<_AIt+  
{ wyvrNru<l4  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); M}MXR=X,  
} O:3LA-vA  
} %Aq+t&-BCX  
{P ZN J 2~  
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。 {L^b['h@  
  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: &>y[5#qOl  
\q(DlqTqs  
public interface IMedia H}5zKv.T  
{ k\rzvo=U  
void Play(); Rl@k~;VV  
} xrd@GTaI  
{W*_^>;K  
public abstract class AudioMedia:IMedia H.cN(7LXm  
{ xO"fg9a  
public abstract void Play(); gI a/sD2m>  
} ?$ T! =e"  
s=9gp$9m  
public abstract class VideoMedia:IMedia tp"dho  
{ %QH "x`;  
public abstract void Play(); bAS('R;4  
} oVk*G  
'_!j9A]g  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Q[+&n*  
public class MediaPlayer <J" 7ufHSQ  
{   XG2&_u&  
public void Play(IMedia media) SUwSZ@l^|  
{   (:v|(Gn/  
  media.Play(); Qvo(2(  
} O&h3=?O&B  
} "e4;xU-  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 t-7^deG'/n  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 *;b.x"  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 z9OhY]PPF  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )bN|*Bw3  
{ r:Uqtqxh  
IMedia media = null; ti$d.Kc(  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) owHV&(Go(B  
{ 5=]q+&y\H  
  case ("mp3"): r#ES|  
    media = new MP3(); xDv5'IGBb  
    break; x|C[yu^c  
        //其它类型略; I{#&!h>]U  
  case ("rm"): y\ Su!?4!  
    media = new RM(); ;{'{*g[  
    break;   5MUM{(C  
  //其它类型略; G=?2{c}U  
} T4MB~5,i  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); &-^|n*=g6  
player.Play(media); k+Ew+j1_  
} =[{YI2S  
78a!@T1#  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用  "";[U  
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。 W+N9~.q\^  
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。 #lDf8G|ST~  
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。 Z +%Uwj  
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: \z'A6@  
public interface IMediaFactory []B9Me  
{ 1HOYp*{#wP  
IMedia CreateMedia(); R1$O)A}k  
} ;e~Z:;AR  
i=67  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: 7g@P$e]  
public class MP3Factory:IMediaFactory 2ZHeOKJ-  
{ 3u]#Ra~5  
public IMedia CreateMedia() fu3~W  
{ ,=o)R,[  
  return new MP3(); P=v 0|Y*q|  
} L%4[,Rsw  
} P%HvL4R  
//其它工厂略; o&M2POI~q  
4?Mb>\n%<^  
public class RMFactory:IMediaFactory w D|p'N  
{ pbg[\UJyd  
public IMedia CreateMedia() :9`'R0=i^  
{ llG^+*Y8t  
  return new RM(); .-Y3oWV  
} S<), ,(  
} FtBYPSGz  
//其它工厂略; "{a-I=s\C  
7kDX_,i  
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。 Ph[P$: 9  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: :0K[fBa  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) m|mY_t  
{ V/%tFd1  
IMediaFactory factory = null; 0Vu&UD  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) /JaCbT?*T  
{ BGAqg=nDV  
  //音频媒体 QEd>T"@g  
  case ("mp3"): 'C=8.P?  
    factory = new MP3Factory(); k&Z3v.  
    break; }9Yd[`  
  //视频媒体 QP+zGXd}(  
case ("rm"): 9G)Sjn`AQ  
    factory = new RMFactory(); QiDf,$t|,  
    break;   WSA;p=_  
  //其他类型略; ~`J/618  
} dOm`p W^  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Z.9 ?u;  
player.Play(factory.CreateMedia()); aDJ\%  
} ziFg+i%s  
B^4D`0G[4  
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。 wPhN_XV  
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: ,SEC~)L  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (#zSVtZ  
{ Rx';P/F0C  
IMediaFactory factory = null; R7'a/  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Vp3r  
{     |Ld/{&Qr  
  case ("mp3"): vfb~S~|U6g  
    factory = new MP3Factory(); B(}u:[ b^S  
    break; &V. ps1  
    //其他类型略; bj6-0`  
  case ("rm"): hVvPI1[2  
    factory = new RMFactory(); Z<7FF}i  
    break;   j@OGl&'^-  
  //其他类型略; \5g7_3,3W  
} %;5AF8#c  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ^T}6o Ud  
media.Play(); &zVF!xNy&  
} *.g0;\HF  
UclQo~ 3  
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。 y\}39Z(]  
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。 A0L&p(i  
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。 q2qbbQ6H  
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: K \?b6;ea  
vj?v7  
<appSettings> ^1d"Rqtv  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> QBi&Q%piy  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> lTNfTO^  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> B~p` 3rC  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> "2cJ'n/L  
</appSettings> d'1 L#`?  
uFd.2,XNP  
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: 5)=XzO0  
private void InitMediaType() FcR(uv<  
{ hY5G=nbO*  
cbbMediaType.Items.Clear(); VUfV=&D-*g  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) FScE3~R  
{ Q4YIKNN|7  
    cbbMediaType.Item.Add(key); m%8idjnG  
} -#yLH  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; eK }AVz}k  
} vfW  
etY/K0  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: @S3G>i  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 7_$Xt)Y{  
{ H^Th]-Zl  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 2LpJxV  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString();  ZzDE  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 7C7eX J9q  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ,TuDG*YA  
factoryDllName).Unwrap(); 6#NptXB  
IMedia media = factory.CreateMedia(); XwlA W7lU=  
media.Play(); <OG rC .k}  
} }m6zu'CV  
{fsU(Jj\  
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。 ~WS;)Q0|  
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: I?sA)!8  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 @=KuoIV  
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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