面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) au574tj
anA>' 63
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。 -zHJ#
一、传统过程化设计思想 PF@<>NO+W
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: L1.<LB^4'
public class MediaPlayer A7-QOqST(
{ !yH&l6s
private void PlayMp3() ?D\6CsNp(2
{ VbK| VON[
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); }MrRsvN
} S'V0c%'QQV
DI**fywu[3
private void PlayWav() a`GoNh,
{ -U"(CGb5
MessageBox.Show("Play the wav file."); -sGfpLy<6
} R#Id"O
a)4.[+wnRf
public void Play(string audioType) bWwc2##7jo
{ A[;R_
switch (audioType.ToLower())
F[115/
{ ;hmy7M1%
case ("mp3"): fT/;TK>z>
PlayMp3(); 2M=
gpy
break; ,/|"0$p2x
case ("wav"): Q9X_aB0
PlayWav(); WU{G_Fqaz
break; sBq @W4
} qJVW :$1q
} xc8MOm
} F^&_O*"
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 ,S:LhgSP
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 0NZg[ >H
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! znFa4
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 MaXgy|yB1
二、面向对象设计思想 `*8p T
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! z`xdRe{QP
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: ed2QGTgR
public class MP3 ~DhYiOSo
{ *xM4nUu<~
public void Play() yu<sd}@
{ %z tCcgu*
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); XJC|6"n
} ]k]P (w
} Cz+>S3v M
7:R8QS9
public class WAV 8"LvkN/v^
{ :u`
public void Play() :|M0n%-X
{ YT}m
8Y
MessageBox.Show("Play the wav file."); vEvVT]g[V
} l^%Ez?-:s
} &2Q4{i
tV9nC
Public class MediaPlayer I/<aY*R4
{ 55Y BO$
switch (audioType.ToLower()) dMQtW3stY
{ ((N<2G)
case ("mp3"): C\j|+s
MP3 m = new MP3(); |jk"; h
m.Play(); bf-.SX~
break; yK_$6EtNKj
case ("wav"): Nqk*3Q"f
WAV w = new WAV(); O2us+DhQ
w.Play(); lSUEE0V%Q
break; ; ob>$ _
} *ELbz}Q
} vkOCyi?c
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。 x}i:nLhL
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) \&`S~c V9
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。 H.hF`n
public class AudioMedia t`o-HWfS.
{ xD,BlDV
public void Play() 0ym>Hbax)
{ B4r4PSB>!
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); `-"2(Gp
} _)yn6M'Dt
} vXAO#'4tm%
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)。 6UG7lH!M
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: 7MZBU~,r
public abstract class AudioMedia '0[D-jEr
{ E;*#fD~@
public abstract void Play(); !=3[Bm G
} /9,!)/j
2)Grl;T]s
public class MP3:AudioMedia uwXquOw
{ U
]`SM6
public override void Play() t4/d1qW0
{ A7 qyv0F
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); (y[+s?;WyB
} 4`yCvPu
} 7](,/MeGG
[ma'11?G
public class WAV:AudioMedia 7;jwKA;k
{ Kp'_lKW)]q
public override void Play() 2%'{f
{ <La$'lG4J
MessageBox.Show("Play the wav file."); -hiG8%l5
} n#Q ;bSw
} O; 7`*}m
3s<~}&"
public class MediaPlayer zt/b S/
{ ?'Y\5n/*$
//根据需要完成任务的单向分派 (/Lo44wT
public void Play(AudioMedia media) 6oMU) DIa
{ $l@nk@
media.Play(); e;GLPB
} {`2! 3= "
} T!0o(Pp<
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)。 rkugV&BhV
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。 )y4bb^;z
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: 9E5Ec~l
public abstract class VideoMedia 3gV
17a
{ wmAZ {
public abstract void Play();
$A]2Iw!&
} 4{=zO(>
l\xcR]O
public class RM:VideoMedia D1rXTI$$
{ dQT A^m
public override void Play() {}kE=L5
{ tPB r{
MessageBox.Show("Play the rm file."); 2#1"(m{
} Ri=:=oF(
} 2$?bLvk
ebK/cPa8
public class MPEG:VideoMedia D[32t0
{ |ZZl3l=]
public override void Play() d7waBsf
{ &*}`uJt
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); kH/u]+_
} W/DSj :
} _;L%? -2c
]CHO5'%,$
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。 1BK!<}yI{
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: h+=xG|1R[5
v EppkS U1
public interface IMedia -< D7
{ yw2Mr+9I
void Play(); $c"byQ[3S
} 9'nM$a
kZ7\zbN>
public abstract class AudioMedia:IMedia $;7,T~{
{ w=Ai?u
public abstract void Play(); 4efIw<1_
} $/*19e~
HYU-F_|N=
public abstract class VideoMedia:IMedia uq?((
{ (mbC! !>
public abstract void Play(); UdO(9Jc5^
} 9<0TF+}>
0<tce
这样再更改MediaPlayer类的代码: ^{Wx\+*!
public class MediaPlayer hWc`4xdl
{ aT|SKb`
public void Play(IMedia media) ]nPfIBoS
{ :{sy2g/+
media.Play(); c=d` DJ
} lw+Y_;
} ASGV3r(
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 {zzc/!|
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 SB~HHx09
现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 )(bAi
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) o]T-7Gs4p
{ ~EIK
IMedia media = null; PL"u^G`
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) V /i~IG`h/
{ T:FaD V{
case ("mp3"): 9dS <^E(ZF
media = new MP3(); cdd6*+E
break; 6sceymq
//其它类型略; Rhi`4wo0$
case ("rm"): ?e=3G4N
media = new RM(); oF'_x,0
break; +"J2k9E
//其它类型略; @M( hyS&on
} a|}v?z\
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); @S?`!=M
player.Play(media); /Ne;Kdp
} $ljzw@k
Nm{|
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 {ovt
6C
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 b'AA*v,b
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 /UWv}f
0
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 !O)je>A
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: r?9D/|`
public interface IMediaFactory ?,XrZRF
{ (:Y0^
IMedia CreateMedia(); \B/!}Tn;
} zX]4DLl,
813t=A
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: Rtywi}VV2
public class MP3Factory:IMediaFactory N>V\
{ ,zF^^,lO7
public IMedia CreateMedia() Cx~,wk;=
{ A4K8DP
return new MP3(); y26?>.!
} 6(pa2
} 0*J},#ba$
//其它工厂略; Pzt5'O@dA
\9t/*%:
public class RMFactory:IMediaFactory C>NLZMT
{ F)8M9%g5m
public IMedia CreateMedia() s2=`haYu
{ {!0f.nv
return new RM(); wXR7Ifrv
} f]sc[_n]
} q"LE6?hs
//其它工厂略; :,Zs{\oI3
kR0/jEz
C
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。 }[;{@Zn
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: R1cOUV,y[/
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 62.)fCQ^
{ S7B\mv
IMediaFactory factory = null; ntr&