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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) 0T`Qoo>u  
T ~xVHk1  
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。 RnH?95n?{  
一、传统过程化设计思想 ql@2<V{  
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: Tr?p/9.m  
public class MediaPlayer 9Kd=GL_  
{   @(#vg\UH  
private void PlayMp3() 0cmd +`  
{ U;bx^2<m  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); nuq@m0t\#  
} #m U\8M,  
% G!!0V!  
private void PlayWav() ^ |MS2'  
{ k1z`92"  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ya2sS9^T[  
} 4 ?BQ&d  
c^w^'<  
public void Play(string audioType) ->I.D?p  
{   U '{PpZ  
  switch (audioType.ToLower()) NV./p`k  
  { w,IJ44f ^%  
    case ("mp3"): RFbf2s\t  
    PlayMp3(); 5mAb9F8@  
    break; I;@q`Tm  
    case ("wav"): %i\rw*f  
    PlayWav(); .gy:Pl]w  
    break;       W<q<}RSn  
  }   807+|Ol[  
} ;SXkPs3q  
} 4(htdn6\  
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。 {e&fBX6;  
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。 |r+ x/,2-  
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! DQ0S]:tC  
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。 ?sHZeWZ(  
二、面向对象设计思想 P'h39XoZ  
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! ILCh1=?{9r  
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: ;I5P<7VW  
public class MP3 ;C-ds  
{ 2Ug_3ZuU  
public void Play() p@78Xmu?q  
{ EC\@$Fg  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ubB1a_7  
} GpPM?  
} H^Pq[3NQ  
;8#6da,  
public class WAV t5 >ma:^j  
{ #c:@oe4v  
public void Play() ` u3kP  
{ 4j;IyQDvM  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); GQg 2!s(  
} 1[OY- G  
} UZ/LR  
~ tR!hc}  
Public class MediaPlayer 'sAkrl8kt  
{ JAHmmNlW  
  switch (audioType.ToLower()) UK OhsE  
  { Eet/l]e#a  
    case ("mp3"): '[6]W)f  
        MP3 m = new MP3(); 4r;le5@  
    m.Play(); [e,xC!2  
    break; 53/$8=  
    case ("wav"): oBmv^=cH  
    WAV w = new WAV(); {31X  
w.Play(); n jd2  
    break;       fV9+FOZn  
  } euY+jc%  
}   %^W(sB$b  
  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。 ]l }v  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) E_& ;.hw  
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。 W\Il@Je;  
public class AudioMedia 3q'nO-KJ  
{ 1V5N)ty  
public void Play() KdiJ'K.  
{ F+c8 O  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); #U'}g *  
} ?`vGpi~  
} Z3zD4-p$_  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 + d>2'  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: %eF=;q  
public abstract class AudioMedia v3~`1MM  
{  pb<eg,  
public abstract void Play(); M+-odLltw  
} uj}%S_9  
.4 NcaMj  
public class MP3:AudioMedia  ]x1ba_  
{ K\}qY dPF  
public override void Play() C^JtJv  
{ U0|wC,7"  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); <_8eOL<X  
} 1Xcj=I- 4  
} 5!i\S[:  
CC6]AM(i  
public class WAV:AudioMedia % T$!I(L&  
{ 5[6{o$I  
public override void Play() j0cB#M44  
{ 4d`f?8vS  
  MessageBox.Show("Play the wav file.");  (=%0x"'  
} c ]ll89`||  
} rJ4A9d3:  
Ux);~P`/o  
public class MediaPlayer Kr<a6BEv5  
{   FLumI-se!  
  //根据需要完成任务的单向分派 !{r@ H+Kf  
public void Play(AudioMedia media) MA=gCG/JD  
{   [2!?pVI  
  media.Play(); T~lHm  
} O2Y1D`&5  
} IjPt JwW`A  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 1OFrxSg  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 uq!d8{IMu  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: ^x >R #.R  
public abstract class VideoMedia UWgPQ%}  
{ 0d,&)  
public abstract void Play(); 30cb+)h(  
} k+u L^teyS  
;:~-=\  
public class RM:VideoMedia 7@!ne&8Z?  
{ # i|pi'I j  
public override void Play() OLJ|gunA#  
{ [@/x  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); sc# q03  
} h"$], =  
} kSqMI'89  
0e~4(2xK  
public class MPEG:VideoMedia U'xmn$ O  
{ D0p>Q^w  
public override void Play() \4hB1-  
{ m@c\<-P  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); tc<HA7vpt~  
} vy5SBiK  
} ?wj1t!83  
yex0rnQ|  
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。 I#:4H2H6  
  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: 5uvFCY./c  
5l /EZ\q  
public interface IMedia |D[4 G6&  
{ K2oyHw<mk  
void Play(); a*UxRi8  
} FP h1}qS  
gY!#=?/S  
public abstract class AudioMedia:IMedia A:Kit_A  
{ =7%c*O <  
public abstract void Play(); ,mvU`>Ry  
}  :)Z.!  
(Q][d+} /  
public abstract class VideoMedia:IMedia &6#Ft]6~  
{ fpPHw)dTd  
public abstract void Play(); ]=T-C v=t  
} {);<2]o| 6  
~_hn{Ou s  
这样再更改MediaPlayer类的代码: LRmH@-qP  
public class MediaPlayer iz\GahK  
{   ycSC'R  
public void Play(IMedia media) _(J/$D  
{   D eM/B5qw  
  media.Play(); tG(!d$^  
} +OX:T) 4h6  
} VF] ~J=>i  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 H.]rH,8  
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。 rIZ^ix-N  
  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。 je^=gnq  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) n0%]dKCB  
{ vSG$ 2g=  
IMedia media = null; >]S-a-|Bp  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) |$a!Zx94^  
{ ubQZTAx  
  case ("mp3"): h}c R >  
    media = new MP3(); 0}iND$6@a  
    break; ntt:>j$  
        //其它类型略; "kg;fF|  
  case ("rm"): Sk|DVV $  
    media = new RM(); YVS~|4hu?i  
    break;   )r.4`5Rc  
  //其它类型略; 4vbtB2  
} o!>h Q#h  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); G[M{TS3&Ds  
player.Play(media); Z@{e\sZ)  
} ;{hE]jReH  
=E10j.r  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 k9vzxZ%s:  
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。 c&a.<e3mL  
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。 '\I!RAZ  
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。 :FqHMN  
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: QC^ #ns&  
public interface IMediaFactory lD\vq2  
{ oVYW '~OID  
IMedia CreateMedia(); }hyl)?*~  
} 5x/LHsr=m  
1&Ruz[F5  
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: yITL;dBy  
public class MP3Factory:IMediaFactory o"-*,:Qe  
{ =#|K-X0d=  
public IMedia CreateMedia() 7ajkp+E6  
{ "[t b-$ER  
  return new MP3(); A4`3yy{0-  
} ;;? Zd  
} 4%9 +="  
//其它工厂略; D*o5fPvFO  
L>.* ^]  
public class RMFactory:IMediaFactory .T|1l$Jn  
{ ~rICPR  
public IMedia CreateMedia() _m2p>(N|  
{ 0` \!O(jJ  
  return new RM(); eUeOyC  
} k1HVvMD<  
} 1K&l}/zUl  
//其它工厂略; ]mSkjKw  
w:+wx/\  
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。 Lx#CFrLQ*  
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: Xah-*]ET  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +o[- ED  
{ 1b4/  
IMediaFactory factory = null; |E5\_Z  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Cr#Z.  
{ Ia!B8$$'RP  
  //音频媒体 uEX+j  
  case ("mp3"): }{S f*  
    factory = new MP3Factory(); `_Fxb@"R  
    break; 0V[`zOO(o  
  //视频媒体 NGq@x%T  
case ("rm"):  L$Yg*]\  
    factory = new RMFactory(); .Mb<.R3  
    break;   `<x((@#  
  //其他类型略; Tw0GG8(c  
} (N 0kTi]b  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Wi%e9r{hU  
player.Play(factory.CreateMedia()); ZW)_dg9  
} 8k|&&3_[?  
{Ne5*HFV  
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。 aRE%(-5  
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: ]**h`9MF  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) k=M_2T'  
{ fv+t%,++:  
IMediaFactory factory = null; A8oTcX_  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) v_L2>Pa.  
{     %(YU*Tf~  
  case ("mp3"): iPeW;=-2Wk  
    factory = new MP3Factory(); $z48~nu@ j  
    break; 3[;fO_R  
    //其他类型略; =%Z5"];  
  case ("rm"): V N<omi+4  
    factory = new RMFactory(); Z;M th#  
    break;   "%E<%g  
  //其他类型略; W:hg*0z-*  
} tB)nQw7  
IMedia media = factory.CreateMedia(); $rV4JROb  
media.Play(); KJ#SE|  
} /C\tJs  
"OWW -m  
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。 #ni:Bwtl{  
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。 )&vuT q'7'  
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。 qLWM,[Og  
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: *F;W 1TF  
'dvi@Jx  
<appSettings> wmB_)`QNP  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ;>*Pwz`~jT  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> .Q5zmaA]  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> /mG-g%gE  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> [MXyOE  
</appSettings> I#UL nSJ3  
1EAQ ~S!2  
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: >1  %|T  
private void InitMediaType() M.3ULt8  
{ \]|(w*C  
cbbMediaType.Items.Clear(); ^@HWw@GA  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ~i UG24v  
{ w`I+ 4&/h  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Zdy{e|-Zn  
} K,5_{pj  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; tUT:v K`  
} Fk`|?pQm  
e4LJ3y&z"  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ~c`%k>$  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) g#lMT%  
{ L Z}m;  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); b ,e"x48q  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); g&r3 ;  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; !QlCt>{  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Vy7 )_D  
factoryDllName).Unwrap(); oer3DD(  
IMedia media = factory.CreateMedia(); F60?%gg  
media.Play(); :_[pZ;-@  
} Ij2T h]  
)nlFyWXh.  
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。 j~Mx^ivwj  
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: O`Y@U?^N  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 2$b JMx>  
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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