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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) s?nR 4  
~b8]H|<'Y  
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。 P/_['7  
一、传统过程化设计思想 j&qub_j"xX  
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: ZPYS$Ydy  
public class MediaPlayer tY4;F\e2|A  
{   ~Z' ?LV<t  
private void PlayMp3() fI|Nc  
{ 4'=y:v2  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); i=2N;sAl  
} R4:b{)=O  
f ) L  
private void PlayWav() >~0Z& d  
{ qUb&   
  MessageBox.Show("Play the wav file."); t"oeQ*d%  
} 92oFlEJ  
&{t,'[ u  
public void Play(string audioType) M9%$lCl   
{   5:_}zu|!u  
  switch (audioType.ToLower()) e+fN6v5pU  
  { NK H@+,+V  
    case ("mp3"): C$`tbq  
    PlayMp3(); 3/eca  
    break; /N.U/MPL_  
    case ("wav"): 5`p.#  
    PlayWav(); ;;/{xvQ.1  
    break;       d8P^lv*rQW  
  }   |P?*5xPB  
} AFwdJte9e  
} jAlv`uB|G"  
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。 ; BHtCuY  
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。 -aCKRN85  
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! O?#7N[7  
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。 b@hqz!)l`  
二、面向对象设计思想 '!B&:X)  
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! Ml-6OvQ7g  
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: Ab.(7GFK  
public class MP3 $/Uq0U  
{  a0)QH  
public void Play() !R`{ TbN  
{ ~*];pV]A[  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); $6R-5oQ  
} 5]:U9ts#  
} /od@!/  
X%x*f3[  
public class WAV dioGAai'  
{ O5BYD=7  
public void Play() gw<q.XL  
{ $VOF Oc  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); xr^LFn)  
} 5wU]!bxr  
} `C'H.g\>2Q  
O+x!Bg7   
Public class MediaPlayer yyTnL 2Y9  
{ /PXzwP_(A  
  switch (audioType.ToLower()) G7/ +ogV  
  { 1<aP92/N&  
    case ("mp3"): g2Z`zQA7  
        MP3 m = new MP3(); }3WxZv]I}  
    m.Play(); '[%j@PlCX  
    break; cQ}{[YO  
    case ("wav"): +^F Zq$NP  
    WAV w = new WAV(); "qy,*{~  
w.Play(); +k R4E23:  
    break;       qwAT>4  
  } &m;*<}X  
}   Bdpy:'fJn  
  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,aay-E  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) V0a3<6@4  
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。 aw&,S"A@  
public class AudioMedia '8kP.l  
{ ~6md !o%i  
public void Play() )NT*bLRPQ  
{ (A.C]hD  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); h 'nY3GrU  
} &=mtc%mL  
} 6j|{`Zd)G  
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)。 j3ls3H&  
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: HTTC TR  
public abstract class AudioMedia gI|~|-'  
{ =($xG#g`  
public abstract void Play(); ,|/f`Pl  
} cPQiUU~W@  
YtLt*Ig%  
public class MP3:AudioMedia ti,d&c_7  
{ Q\0'lQJdy  
public override void Play() E' uZA  
{ */S_Icf  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); kD"{g#c  
} NvX[zqNP_R  
} E _|<jy$`  
)D%~` ,#pQ  
public class WAV:AudioMedia WUTowr  
{ :.`2^  
public override void Play() % A0/1{(  
{ ql~J8G9  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 7 _[L o4_  
} >=w)x,0yX  
} 2MK-5 Kg  
Yx`n:0  
public class MediaPlayer dqcL]e  
{   @>7%qS  
  //根据需要完成任务的单向分派 `">=  
public void Play(AudioMedia media) V0Hj8}l;M  
{   %B?=q@!QWn  
  media.Play(); iH'p>s5L  
} hgE71H\s  
} AbOf6%Env  
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)。 RPbZ(.  
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。 +aAc9'k   
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: 2st3  
public abstract class VideoMedia #B w0,\  
{ xD=csJ'(  
public abstract void Play(); ?Z}&EH  
} EKN~H$.  
\z)%$#I  
public class RM:VideoMedia NwfVL4Xg  
{ tO&^>&;5  
public override void Play() V28M lP  
{ D)}v@je"yP  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); IAyp2  
} V]?R>qhgu  
} l}P=/#</T  
|1Z)E+q*:  
public class MPEG:VideoMedia 9j Gu}V o  
{ -F3-{E  
public override void Play() EiaW1Cs  
{ wdoR%b{M  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); dgP3@`YS  
} #p{4^  
} wKY_Bo/d  
$Y gue5{c  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 3r1*m  +  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: fd9k?,zM  
L \iFNT}g`  
public interface IMedia VG~Vs@c(  
{ KG{St{uJ  
void Play(); lr$zHI7_`  
} N)Z?Z+ }h  
EBmt9S  
public abstract class AudioMedia:IMedia nT)vNWT=  
{ EEL,^3KR  
public abstract void Play(); B|X!>Q<g  
} -%4,@ x`  
{7pli{`  
public abstract class VideoMedia:IMedia ,wPr"U+7  
{ ~bpgSP"  
public abstract void Play(); r@,2E6xn  
} ]]Ufas9  
i{qgn%#}Y  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 9o!Bzy+_  
public class MediaPlayer |gY^)9ei  
{   8a"%0d#  
public void Play(IMedia media) xe$_aBU  
{   ft Wv~Eh  
  media.Play(); EB|}fz  
} N4HqLh23H  
} ?Ss!e$jf  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ]J]h#ZHx  
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。 ^d73Ig:8q  
  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。 kAGBdaJ"  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Jfl!#UAD|n  
{ +qdEq_ m  
IMedia media = null; <=C?e<Y  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @=f\<"$vt  
{ 3irl (;v  
  case ("mp3"): '/%H3A#L  
    media = new MP3(); {+b7sA3  
    break; k~z Iy;AZ  
        //其它类型略; pI<f) r  
  case ("rm"): l}M!8:UzU  
    media = new RM(); o[D9I hs  
    break;   Srd4))2/0  
  //其它类型略; is@?VklnB  
} hK|Ul]qI  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 8Xs8A.  
player.Play(media); I1&aM}y{G  
} MnW+25=N  
q- d:TMkc  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 Y`wSv NU  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 8*a&Jl  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 `~q<N  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 "5$B>S(Q  
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: UJ6v(:z <  
public interface IMediaFactory eb$#A _m  
{ ~WV"SaA)*U  
IMedia CreateMedia(); 1[-tD 0{H  
} JOBhx)E  
[z9Z5sLO  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: '@P^0+B!(.  
public class MP3Factory:IMediaFactory KJZ4AWH`  
{ b5n'=doR/I  
public IMedia CreateMedia() lsNd_7k  
{ iO; 7t@]-  
  return new MP3(); kylVH! @l  
} @pU)_d!pJ  
} %ULr8)R;  
//其它工厂略; Dv`c<+q(#  
SMK_6?MZ  
public class RMFactory:IMediaFactory d m%8K6|  
{ ;i:d+!3XwC  
public IMedia CreateMedia() QkC(uS  
{ q'MZ R'<@  
  return new RM(); ;gr9/Vl  
} II x#2r  
} uY'HT|@:{  
//其它工厂略; |$_sX9\`?|  
@U}1EC{A  
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。 H} g{Cr"Ex  
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: @Do= k  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 4H]L~^CD  
{ .#pU=v#/[  
IMediaFactory factory = null; UW EV^ &"x  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) JqiP>4Uwm^  
{ }JAG7L&{  
  //音频媒体 =odFmF  
  case ("mp3"): )53y AyP  
    factory = new MP3Factory(); du^J2m{f  
    break; 8)I^ t81  
  //视频媒体 *4Y V v  
case ("rm"): (Ep\Z 6*  
    factory = new RMFactory(); !%0 * z  
    break;   Ma"]PoP  
  //其他类型略; IPo?:1x]s  
}  ; 4~hB  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); W5MTD]J   
player.Play(factory.CreateMedia()); Q]>.b%s[  
} 1&Zj  
VW4r{&rS  
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。 B^9j@3Ux  
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: czd~8WgOa  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) u;c?d!E  
{ h'F=YF$o  
IMediaFactory factory = null; | Xy6PN8  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 4{`{WI{  
{     #;nYg?d=  
  case ("mp3"): +srGN5!  
    factory = new MP3Factory(); J/*`7Pd  
    break; gB'6`'  
    //其他类型略; Q'0d~6n&{  
  case ("rm"): 6NHX2Ja  
    factory = new RMFactory(); | %Vh`HT  
    break;   XOS[No~  
  //其他类型略; @MCg%Afw  
} g}',(tPMZ  
IMedia media = factory.CreateMedia(); [q #\D  
media.Play(); C~iL3C b  
} Dm<A ^u8  
n6a`;0f[R  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 kW&TJP+5*  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 ^ r,=vO  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 y h9*z3  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: 9qG6Pb  
Jg| XH L)  
<appSettings> b1?'gn~  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> S|`o]?nc>  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> dlTt _.  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> )hfpwdQ  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> u4 h4.NHX  
</appSettings> <W$mj04@  
k+pr \d~  
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: `+Q%oj#FF  
private void InitMediaType() j8lb~0JD  
{ 9;-p'C  
cbbMediaType.Items.Clear(); ?<'}r7D   
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) #4 pB@_  
{ SI-Ops~e  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 'SF<_aS(  
} U\*J9  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; AkQ ~k0i}b  
} !d0kV,F:  
7O-x<P;  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: H~1 jY4E  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) _"rgET`vW  
{ Z>5b;8  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); pg)WKbV  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); *CI#+P  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 5]Y?m'  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ^3L0w}#  
factoryDllName).Unwrap(); 7E~;xn;  
IMedia media = factory.CreateMedia(); |_@>*Vmg  
media.Play(); IB] l1<  
} j+  0I-p  
VS8Rx.?  
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。 ^,T(mKS  
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: }?Ai87-{  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 -C?ZB}`   
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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