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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) Cs2kbG_  
@6b4YV h  
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。 ^ddC a  
一、传统过程化设计思想 eh}|Wd7J  
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: B*:W`}G]_c  
public class MediaPlayer ?-JW2 E"uT  
{   Q7-'5s   
private void PlayMp3() OmlM9cXm^4  
{ BvP++,a&Sa  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); -?w3j9kk>  
} |f1RhB  
i?861Hu  
private void PlayWav() %LBf'iA  
{ }kSP p  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ndu$N$7+  
} b8**M'k  
%E[ $np>  
public void Play(string audioType) 8ib e#jlg  
{   |? rO  
  switch (audioType.ToLower()) g%okYH?  
  { >Se-5QtLcf  
    case ("mp3"): Kx02 2rgDU  
    PlayMp3(); /0b7"Kr  
    break; N ;Cs? C  
    case ("wav"): +/ ?oyC+Z  
    PlayWav(); (-xVW#39  
    break;       iy|;xBI,  
  }   a]!u go}  
} .|@2Uf  
} duc\/S'  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 q);oO\<  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 0{/'[o7  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! Wr`<bLq1vs  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 m -0}Pe9L  
二、面向对象设计思想 mQ3gp&d3W  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! sl`?9-_[  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: ~( :$c3\  
public class MP3 KQ ^E\,@o  
{ SgkW-#  
public void Play() i ^, $/  
{ 5?.!A 'zb  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); P|ftEF  
} &FG0v<f5Pv  
} 9Y?``QBN  
5 %+epzy  
public class WAV !-t"}^)  
{ f|Nkk*9$  
public void Play() >M^:x-mib  
{ >sQf{uL  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); q#K0EAgC  
} iD/+#UTY  
} |h6, .#n  
vhzz(UPUt  
Public class MediaPlayer h+}{FB 29  
{  Q.Y6  
  switch (audioType.ToLower()) w$j6!z  
  { AoY!f'Z  
    case ("mp3"): W6):IW(E  
        MP3 m = new MP3(); rNICK2Ah  
    m.Play(); 1Se2@WR'  
    break; (:R5"|]@<x  
    case ("wav"): PmQeO*f+  
    WAV w = new WAV(); 5sSAH  
w.Play(); _o&NbDH  
    break;       lT~WP)  
  } k"E|E";B  
}   G?!8T91;  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 *+(eH#_2/  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) .g94|P  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 _#we1m  
public class AudioMedia >8&fFq  
{ N*\r i0  
public void Play() l;@bs  
{ kx;7/fH  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); Q_dMuoI  
} HkY#i;%N  
} i-. AD4  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 r.c:QY$  
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: ;p87^:  
public abstract class AudioMedia x6ayFq=  
{ 5Q:%f  
public abstract void Play(); &da:{  
} 'j!n   
]W5p\(1g  
public class MP3:AudioMedia `aA)n;{/2u  
{ "~KTLf  
public override void Play() >_$_fB  
{ [zSt+K;  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); PEaZ3{-  
} :ciD!Ly  
} -Ir>pY\!  
 bDD29  
public class WAV:AudioMedia m -0EcA/  
{ #99=wn  
public override void Play() rC_saHo>#R  
{ xrI9t?QaCb  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); d%K{JkD-  
} ca5;Z@t$S  
} `i+2YCk  
X~/-,oV=A  
public class MediaPlayer qyh]v[  
{   #o,FVYYj  
  //根据需要完成任务的单向分派 cucT |y  
public void Play(AudioMedia media) PDLps[a  
{   jv6>7@<G  
  media.Play(); 1=e(g#Ajn\  
} lXEn m-_  
} ;P$ _:-C  
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)。 qn'TIE.  
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。 ;=1[D  
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: 4UK>Vzn  
public abstract class VideoMedia :Ys ;)W+R  
{ X":2o|R  
public abstract void Play(); d= ?lPEzSA  
} Z?WVSJUVf  
s3'kzwX  
public class RM:VideoMedia Fc=6 *.hy  
{ \tY7Ga%c  
public override void Play() y\[q2M<  
{ ?b93! Q1  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); nB]mj _)R^  
} 87m`K Str7  
} Wtp=1  
#%L_wJB-  
public class MPEG:VideoMedia hegH^IN M  
{ ,?`kYPZ  
public override void Play() ly6 dl  
{ (:h&c6'S)b  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); =W>a~e]/  
} T0.sL9  
} e E(+  
0QxBC7` qp  
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。 t:xTmK&vt  
  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: 8 qZbsZi4  
O@w_"TJP/z  
public interface IMedia OMd:#cWsQ  
{ (+<66 T O  
void Play(); MBnxF^c&P  
} /LtbmV  
C5jt(!pi  
public abstract class AudioMedia:IMedia 4W<[& )7  
{ LabI5+g  
public abstract void Play(); 3#GIZ L}!x  
}  *I}_g4  
qT&zg@m  
public abstract class VideoMedia:IMedia oel?we6  
{ h cu\c+ A  
public abstract void Play(); <q Q@OUI   
} 9e}%2,  
!|z!e>0  
这样再更改MediaPlayer类的代码: b! teSf  
public class MediaPlayer .[1@wW&L  
{   *P&lAyt6  
public void Play(IMedia media) 7]i6 Gk  
{   8dJ+Ei~M  
  media.Play(); GiXs`Yt|  
} "L8Hgwg  
} Ekh)l0 l  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 !D V0u)k(  
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。 :bL^S1et  
  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。 1/6}E]-F  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) DF-.|-^9I  
{ sP~xe(  
IMedia media = null; /CbiYm  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ,]y_[]636  
{ J aJ/ |N  
  case ("mp3"): @\>7 wt_'  
    media = new MP3(); +}:2DXy@  
    break; 3df5 e0  
        //其它类型略; '-$cvH7_  
  case ("rm"): Y"nz l]T  
    media = new RM(); I]3!M`IMG  
    break;   4vkqe6  
  //其它类型略;  ?sR(  
} "9N;&^ I  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); gA3f@7}d  
player.Play(media); }]<|`FNc  
} @x;(yqOb  
NS;L FeGD  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 bfpoX,:   
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。  ':DL  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 F(^#_tXP  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 9E4^hkD&  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: +At0V(  
public interface IMediaFactory '+'h^  
{ ULs'oT)K;  
IMedia CreateMedia(); 2OqEyXh  
} |$+/IxDP  
@=Dc(5`[  
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: ?ef7%0  
public class MP3Factory:IMediaFactory yf-2E_yB  
{ (T&(PCw|  
public IMedia CreateMedia() s0 Z)BR #  
{ P :%b[7  
  return new MP3(); 'MNCJ;A@V  
} &5G@YQD1e  
} q]*jTb  
//其它工厂略; cm q4w&x/  
e-1G\}E  
public class RMFactory:IMediaFactory A]drNFE  
{ QXO~DR1  
public IMedia CreateMedia() T[c-E*{hR  
{  .C5JQO  
  return new RM(); zz(EH<>  
} ,}9 tJY@ E  
} 9}tl @  
//其它工厂略; 3\C+g{}e  
2 !9Zw$  
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。 (.L?sDQ</z  
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: EB6X Yr  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) oq|`;k   
{ _A0X[}^K  
IMediaFactory factory = null; )_?h;wh 84  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) .M ID)PY-  
{ |ZXz&Xor  
  //音频媒体 rp2g./2  
  case ("mp3"): !\O!Du  
    factory = new MP3Factory(); FJxb!- 0&  
    break; mAJ'>^`^  
  //视频媒体 Kb1@+  
case ("rm"): xO,;4uE  
    factory = new RMFactory(); ]KG.-o30  
    break;   |WfL'_?$  
  //其他类型略; e"*ho[  
} !4 lN[  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 4gWlSm)  
player.Play(factory.CreateMedia()); Lw1[)Vk}E  
} ]1W]  
"<%J^Z9G  
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。 8#o2qQ2+  
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: \w(0k^<7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ; qr?[{G  
{ 6':Egh[;  
IMediaFactory factory = null; og&h$<uOZt  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) LnsYtkb r  
{     N.ZuSkRM  
  case ("mp3"): y0/FyQs  
    factory = new MP3Factory(); ` K0PLxSv  
    break; ]&`=p{Z  
    //其他类型略; S1m5z,G  
  case ("rm"): #EB Rc4>,  
    factory = new RMFactory(); D(&WEmm\B  
    break;   BN FYUcVP  
  //其他类型略; S_RP& +!7  
} |Q";a:&$  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ,e'"SVQc  
media.Play(); %Nob B  
} ]<r.{EJ  
i->G {_gH  
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/{~Gu  
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。 [X8EfU}  
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。 OPogH=vf  
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: rR#wbDr5  
s B^ejH  
<appSettings> HS\'{4P  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> bw+IH-b  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ?du*ITim  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ' ~fP#y  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ^=PY6!iW  
</appSettings> BglbQ'6p  
#uCfXJ-  
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: D";clP05K  
private void InitMediaType() )@y7 qb  
{ 02T'B&&~  
cbbMediaType.Items.Clear(); !C^>tmqS  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) rq}xuSFI  
{ gkKNOus  
    cbbMediaType.Item.Add(key); BW`;QF<  
} v$5D&Tv  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; { 9\/aXPS  
} #TH(:I=[  
.C ,dV7  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Ae"|a_>fMI  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Rtl 1eJ-  
{ q(1hY"S"}b  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ~C3Ada@4  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Y4X`(\A  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; @e$EwCV,  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, $d,{I8d  
factoryDllName).Unwrap(); s'IB{lJ9  
IMedia media = factory.CreateMedia(); \g)?7>M|  
media.Play(); t%f>*}*P*  
} xh!T,|IR  
Gm0}KU  
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。 bT|-G2g7Z  
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: (XFF}~>B.  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 }nO%q6|\V  
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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