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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) ptCFW_UV  
B;3lF ;3`  
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。 ~=!d>f~U  
一、传统过程化设计思想 "M GX(SQ  
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: sW53g$`v  
public class MediaPlayer H(JgqbFB*  
{   &gNb+z+  
private void PlayMp3() d-W@/J  
{ T;4& ^5 n  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); i>]1E^yF  
} ~)Z MGx  
8Moe8X#3  
private void PlayWav() iEA$`LhO\A  
{ )YKnFSm  
  MessageBox.Show("Play the wav file.");  [YGPcGw  
} WT-BHB1  
)*b dG'}  
public void Play(string audioType) HP$GI  
{   FuWMVT`Y  
  switch (audioType.ToLower()) d>RoH]K4  
  { ^-*q  
    case ("mp3"): l@h|os  
    PlayMp3(); ,t2yw  
    break; &gDwsW  
    case ("wav"): Ew&pwsQ  
    PlayWav(); *FINNNARB  
    break;       efc<lSUR  
  }   ?)Psf/  
} W -pN  
} C\Y%FTS:  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 h~!KNF*XW  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 >nqDUGnEo>  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! v>p UVM  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 U #u=9%'  
二、面向对象设计思想 3?R56$-+  
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! L,(H(GeX  
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: < wI z8V  
public class MP3 x)wlp{rLf  
{ 5-=&4R\k  
public void Play() y@T 0 jI  
{ ut<0-  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); i gyTvt!  
} r I-A)b4  
} )&nfV5@"  
GG9YAu  
public class WAV NSsLuM=.  
{ UdIl5P  
public void Play() z'W8t|m}Pb  
{ K;,_P5J%  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); P,QI-,  
} "vH>xBR[%  
} tK|jh  
pX\Y:hCug  
Public class MediaPlayer FLb Q#c\  
{ 1TOT}h5  
  switch (audioType.ToLower()) ! H^,p$`[i  
  { 5t,W'a_  
    case ("mp3"): o_(@v2G`  
        MP3 m = new MP3(); O/?Lk*r  
    m.Play(); +9tm9<F8  
    break; &=KNKE`  
    case ("wav"): Hv>16W$_  
    WAV w = new WAV();  MeP,8,n'  
w.Play(); ".Z1CBM(  
    break;       VssD  
  } hxXl0egI  
}   K KCzq |  
  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。 nx2iEXsa  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) vFz#A/1  
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。 hHu?%f*  
public class AudioMedia }#b[@3/T  
{ mmJ$+$JEk  
public void Play() "B$r{ vG  
{ =vpXYj  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); d'x'hp%  
} ]"*sp  
} (>LJv |wn  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 oZ /z{`  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: /^2&@P7  
public abstract class AudioMedia wT taj08D  
{ )zKZ<;#y  
public abstract void Play(); 4P>4d +  
} Dh4 EP/=z  
1 m>x5Dbk!  
public class MP3:AudioMedia 68!W~%?pR  
{ &4dh$w]q  
public override void Play() kT=KxS{  
{ 1 luRTI8^  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ?}n\&|+  
} Jn+k$'6 %#  
} 4e0/Q!o,  
kf Xg\6uKc  
public class WAV:AudioMedia QMI6l'"s  
{ $Y\-X<gRH  
public override void Play() Y\e8oIYu7  
{ Q!T+Jc9N  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); &|LP>'H;  
} v5/2-<6x  
} "Q[rM1R  
b}C6/ zW  
public class MediaPlayer CZ~%qPwDw  
{   $3BH82  
  //根据需要完成任务的单向分派 V+Tu{fFF7E  
public void Play(AudioMedia media) \nKpJ9!  
{   m,qMRcDF  
  media.Play(); 0&W*U{0F\  
} x,+2k6Wn!  
} ,t!K? Y  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 Tp.t.Qic  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 5?yc*mOZ  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: Xh[02iL-  
public abstract class VideoMedia  &3:U&}I  
{ v?)u1-V0  
public abstract void Play(); Or2J  
} Ibbpy++d[  
oE;SZ"$ x  
public class RM:VideoMedia d$;1%rRj8  
{ v< Ozr:lL  
public override void Play() |#Q4e51H  
{ ~R$Ko(N  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); /ll2lyS+  
} o=}vK[0u  
}  yf/c  
 Bm\OH#  
public class MPEG:VideoMedia sT;:V  
{ !ot$Q  
public override void Play() >~vZ+YO  
{ tw*n+{]hi  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); Cbq|<p# #o  
} Z4ZR]eD  
} Ed^F_Gg#  
E979qKl  
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。 $YPQi.  
  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: Aq5@k\[  
%ylpn7I\6  
public interface IMedia m`Dn R`+  
{ Nm;V9*5  
void Play(); >7Y6NAwY  
} l(fStpP  
hj*Fn  
public abstract class AudioMedia:IMedia <8?jn*$;\  
{ 2\'5LL3  
public abstract void Play(); UomO^P  
} #R#o/@|  
F VVpyB|  
public abstract class VideoMedia:IMedia %(v<aEQtt  
{ @9}SHS  
public abstract void Play(); QN'v]z  
} i4p2]Nr t  
M9J^;3Lrh  
这样再更改MediaPlayer类的代码: >.}ewz&9o  
public class MediaPlayer ja Ot"iU.B  
{   $(PWN6{\r^  
public void Play(IMedia media) zB@@Gs>  
{   OpT0V]k^"9  
  media.Play(); XY*KWO  
} V!3.MQM  
} =#Qm D=  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 a#NP69  
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。 C\d5t4s  
  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。 ud @7%%  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) OQC.p,SO  
{ y~jYGN  
IMedia media = null; e|~s'{3  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) J ;e/S6l  
{ gL-\@4\wc  
  case ("mp3"): d O'apey  
    media = new MP3(); ; ^cc-bLvF  
    break; =w/S{yC  
        //其它类型略; %x5zs ]4^  
  case ("rm"): ,VTX7vaH  
    media = new RM(); j}dev pO  
    break;   VJ'bS9/T  
  //其它类型略; N:yyDeGyW  
} 9tZ+ ?O5  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 5%Xny8 ]|D  
player.Play(media); (qky&}H  
} r!,/~~m T  
$>M A  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 3~uWrZ.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。 G"'[dL)N>  
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。 (q|EC;   
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。 [L+VvO%cT  
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: <s737Rl  
public interface IMediaFactory SA'c}gP  
{ oO 8opS7F  
IMedia CreateMedia(); .^} vDA  
} 4CdST3  
|n_es)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: ^^m3 11=  
public class MP3Factory:IMediaFactory k"V@9q;*  
{  #VA8a=t  
public IMedia CreateMedia() *G,'V,?  
{ z#|#Cq`VG  
  return new MP3(); $kM8E@x2  
} uSRvc0R\  
} 'J=knjAT  
//其它工厂略; CaV>\E)  
#FHyP1uyc  
public class RMFactory:IMediaFactory PM A61g  
{ s,2gd'  
public IMedia CreateMedia() = IkG;gg  
{ DwLl}{r'  
  return new RM(); sJHN4  
} Fm3f/]>k#_  
} 6x _tX  
//其它工厂略; [Tq\K ^!^  
VIi/=mO]  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 *P mk1h2  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: Q:+cLl&;hB  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) OlV'#D   
{ 6}>:sr  
IMediaFactory factory = null; !_|rVg.  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 8UANB]@Y}  
{ s7~[7  
  //音频媒体 DwL4?!E  
  case ("mp3"): ; {P"~(S%  
    factory = new MP3Factory(); 2\: z   
    break; PilV5Gg  
  //视频媒体 %N, P? ,U  
case ("rm"):  7z?r x  
    factory = new RMFactory(); I}@m6D|\  
    break;   )7j CEA03  
  //其他类型略; M-B-  
} Yiq8 >|  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); s=uWBh3J  
player.Play(factory.CreateMedia()); [9O,C-Mk  
} I'NE>!=Q  
;~>E^0M  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 KP[H&4eoC  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: &>Ko}?w  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) fy(i<L Z  
{ nOd'$q  
IMediaFactory factory = null; >;;tX3(  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) _cW (R,i  
{     Yp_R+a^  
  case ("mp3"): 9b0M'x'W5  
    factory = new MP3Factory(); M_4:~&N$  
    break; $2M dxw5  
    //其他类型略; WG_20JdJY  
  case ("rm"): N!`8-ap\^  
    factory = new RMFactory(); \3ZQ:E}5  
    break;   l5m5H,`  
  //其他类型略; MZ8jL,a^  
} S4jt*]w5b  
IMedia media = factory.CreateMedia(); l^F%fIRp)  
media.Play(); ^rDT+ x  
} rX*ATN  
M99gDN  
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。 PKx ewd  
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。 SseMTw:  
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。 &y}nd 7o  
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: g8_C|lVZi  
E[FRx1^R9  
<appSettings> W:8*Z8?7  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> {\?zqIM  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> #()u=)  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> g]z[!&%Ahs  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> iZVMDJ?(Z]  
</appSettings> U~mv1V^.  
mh#dnxeR  
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: KXgC]IO~  
private void InitMediaType() &tULSp@J  
{ }Ot I8;>  
cbbMediaType.Items.Clear(); G$5N8k[2  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) O>E2G]K]\  
{ .=VtMi$n  
    cbbMediaType.Item.Add(key); fDn|o"  
} o*_O1P  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; CZ/bO#~  
} S[b)`Wi D  
)m-l&UK  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: >t/P^fr_F  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) DiB~Ovh|  
{ z_dorDF8`>  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); s{-`y`JP  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); aN.t) DG}J  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; {ZS-]|Kx  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, : .-z) C}  
factoryDllName).Unwrap(); P~)ndaQ  
IMedia media = factory.CreateMedia(); <&?gpRK   
media.Play(); Y}bJN%M  
} `>1"v9eF  
idC4yH42  
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。 2 NgEzY 5  
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: LWB"}#vt  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 G36}4  
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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