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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) * zyik[o  
xLOQu.  
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。 PzNPwd  
一、传统过程化设计思想 bSX/)')jU  
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: %%uE^nX>  
public class MediaPlayer ja';NIO-  
{   ` K {k0_{  
private void PlayMp3() tZKw(<am  
{ %KT}Map  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); N~mr@rXC  
} {o)pwM"@(  
wL 4Y%g  
private void PlayWav() /+SLq`'u)  
{ D5?8`U m=  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Y6 sX|~Zy  
} S\&3t}_  
!#O [RS  
public void Play(string audioType) Hn(1_I%zF  
{   AO|9H`6U6F  
  switch (audioType.ToLower()) U"p</Q  
  { V\<2oG  
    case ("mp3"): R54[U  
    PlayMp3(); X(nyTR8  
    break; )&7. E  
    case ("wav"): ^Q$OzsEk  
    PlayWav(); #T^2=7 w  
    break;       c!4F0(n4  
  }   AT~,  
} G!r)N0?_f  
} &R_7]f+%)  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 `9J9[!+!`  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 _2hLc\#  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! 8a P/vToa  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 "/i$_vl  
二、面向对象设计思想 UGhEaKH~R  
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! [c 8=b,EI  
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: H,X|-B  
public class MP3 0Lxz?R x]<  
{ uD&B{c+a  
public void Play() =W.}&  
{ ;J5z  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); x^ f)I|t  
} #lP8/-s^  
} GYaP"3Lu  
V ;XKvH  
public class WAV "lL+Heq>V  
{ -y+>^45  
public void Play() x 6`!  
{ "+"=iwEAz  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); FoyYWj?,R  
} ' {,xQf*x  
} cj8cV|8@  
m,E$KHt (  
Public class MediaPlayer +JU , ^A#X  
{ Lqj Qv$  
  switch (audioType.ToLower()) U4pIRa)S  
  { pD732L@q  
    case ("mp3"): 9RaO[j`  
        MP3 m = new MP3(); (G>[A}-  
    m.Play(); xLz=)k[''  
    break; eyJ07  
    case ("wav"): GlAI~\A  
    WAV w = new WAV(); p?:5 U[KM  
w.Play(); 1q;v|F  
    break;       Nujnm$!,Q  
  } e{P v:jl  
}   WKEb '^  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 LmF,en5  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) \beO5]KS<  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 C8}:z\A_@Z  
public class AudioMedia !LI<%P)  
{ ~9dpB>+  
public void Play() RwWg:4   
{ "#j}F u_!  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); B )r-,M  
} DYD<?._I  
}  .w9LJ  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 (CmK> "C+  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: >M,oyM" s  
public abstract class AudioMedia 6Dq4Q|C  
{ Pd*[i7zhC  
public abstract void Play(); I0)`tQ +  
} w )R5P[b  
JbMTULA  
public class MP3:AudioMedia e`D}[G#  
{ 1sQIfX#2f  
public override void Play() ~7P)$[  
{ Dm>"c;2  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); IU%|K~_n  
} fd\RS1[  
} ):D"L C  
iQwQ5m!d &  
public class WAV:AudioMedia yGZsNd {a&  
{ OU[<\d  
public override void Play() *U?O4E9  
{ NB"S ,\M0  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); HGDrH   
} l90mM'[  
} 200yN+ec  
~U9K<_U  
public class MediaPlayer 'ZfgCu)St  
{   qLN^9PdEE  
  //根据需要完成任务的单向分派 2@&r!Q|1vR  
public void Play(AudioMedia media) |\5^ub,m  
{   g`7XE  
  media.Play(); "F<CGSo  
} eU?hin@X  
} !'7fOP-J]  
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)。 RK>Pe3<  
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。 K7+yU3  
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: WSkGVQu  
public abstract class VideoMedia h+f>#O+:  
{ 0B NLTRv  
public abstract void Play(); xt{'Be&Ya+  
} H",B[ YK  
_'u]{X\k{J  
public class RM:VideoMedia X%1TsCKMj  
{ rH+OXGoB  
public override void Play() 3FEJ 9ZyG  
{ D6sw"V#  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); k*.]*]   
} hRcb}>pr  
} c?p^!zG  
U@lc 1#  
public class MPEG:VideoMedia NR{wq|"  
{ l\HdB"nT  
public override void Play() aER|5!7(2\  
{ mP(3[a_Q  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); @fL ^I&++  
} Nk`UQ~g$  
} Hd|l6/[xz  
n/H OP  
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。 0J)s2&H  
  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: KhCP9(A=Qo  
kX 1}/l  
public interface IMedia IUcL*  
{ I$n= >s  
void Play(); d"$8-_K  
} f& 4_:'-,  
CT|+?  
public abstract class AudioMedia:IMedia V|7YRa@  
{ L+%"e w  
public abstract void Play(); vh9* >[i  
} =P- &dN  
)*|/5wW1  
public abstract class VideoMedia:IMedia j =_rUc'Me  
{ K~x,so  
public abstract void Play(); &K)8  
} weitDr6  
)Nv1_en<!  
这样再更改MediaPlayer类的代码: VSj!Gm0LB  
public class MediaPlayer +jN}d=N-  
{   !XA3G`}p6s  
public void Play(IMedia media) x%P|T3Qy5  
{   "(koR Q  
  media.Play(); Gn]36~)*H  
} }kbSbRH43  
} -+9[X*VCc  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 g|=_@ pL  
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。 WA{igj@\  
  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。 B*7kX&Uq  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) cw;wv+|k  
{ .b :!qUE^  
IMedia media = null; $ |4C]Me (  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 5/48w-fnZ  
{ q>q:ZV  
  case ("mp3"): d1/emwH  
    media = new MP3(); D)_ C@*q  
    break; 1C[9}}  
        //其它类型略; Ycm)PU["  
  case ("rm"): R+sT &d  
    media = new RM(); @nxo Bc !P  
    break;   #u<Qc T@  
  //其它类型略; bIKg>U'5d  
} ]m]`J|%i  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); bP,<^zA|X  
player.Play(media); 'Pz%c}hJ  
} ]AP1+ &9fN  
GnV0~?  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 Pg4&}bX:I  
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。 ,CO2d)}  
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。 vG&>- Z  
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。 yev!Nw  
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: vL/ 3(Bo7  
public interface IMediaFactory X/]@EF  
{ 2`yhxO  
IMedia CreateMedia(); x "W~m.y$h  
} [+#m THX  
e4X df>B  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: rvA>khu0/  
public class MP3Factory:IMediaFactory HN47/]"*  
{ WxdQ^#AE  
public IMedia CreateMedia() xQ?>72grP  
{ g14*6O:  
  return new MP3(); 1I Yip\:lS  
} Pms@!yce  
} w$gvgz  
//其它工厂略; R^Rc!G}  
p< R:[rz  
public class RMFactory:IMediaFactory fBO/0uW  
{ r4.6W[| d  
public IMedia CreateMedia() [ X*p [  
{ Re%[t9 F&  
  return new RM(); -luQbGcT3  
} ia6 jiW x  
}  a+h$u  
//其它工厂略; <+8'H:wz  
K/4@ 2vF  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 ^ 5 >e  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: U}v`~' K  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) :I"CQ C[Z  
{ 2 a<\4w'  
IMediaFactory factory = null; 3WV(Ok  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) rK~-Wzwu  
{ *0WVrM06?  
  //音频媒体 {f*Y}/@  
  case ("mp3"): _ %s#Cb  
    factory = new MP3Factory(); {%jAp11y+O  
    break; 9rB3h`AVF  
  //视频媒体 I?KN7(9u?  
case ("rm"): ~W'DEpq_  
    factory = new RMFactory(); P \7DA4]  
    break;   5f0M{J,KC  
  //其他类型略; pP\Cwo #,  
} !3Dq)ebBz  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ;qx#]Z0 <  
player.Play(factory.CreateMedia()); 8&QST!JGSX  
} C|{Sj`,XG  
P jQl(v&O  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 LPs%^*8(2  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: b#2)"V(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) <y 4(!z"  
{ WR+j?Fcf  
IMediaFactory factory = null; !0 7jr%-~  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) d[9,J?'OQ  
{     s"L&y <?)  
  case ("mp3"): .X g.,kW  
    factory = new MP3Factory(); >OG189O  
    break; z%&FLdXgW+  
    //其他类型略; o$_0Qs$  
  case ("rm"): /SvhOi  
    factory = new RMFactory(); <J%qzt}  
    break;   T/$ gnn  
  //其他类型略; w+$$uz  
} iAd&o `C  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 2w>%-_]u+  
media.Play(); iUKjCq02  
} U#<d",I  
YV>a 3  
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。 FT).$h~+4  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 iIfiv<(ChM  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 IPo t][ N>  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: +Z#=z,.^  
K5>3  
<appSettings> Z'o0::k  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" />  31n"w;  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> vE]ge  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> J%bNt)K}  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> !&)X5oJ  
</appSettings> K'OG-fn;  
'CBwE&AL  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: wGHft`Z  
private void InitMediaType() l;$F[/3a  
{ "$BkO[IS  
cbbMediaType.Items.Clear(); <O jK $KV  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 2OG/0cP  
{ Q0*E&;|  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 8 Ku9;VEk  
} N'1I6e"  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; *0U#Z]t  
} \Y#  
_KRnx-  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: * :"*'  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) YznL+TD  
{ ]4rmQAS7"  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Q`CuZkP(  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 3G// _f  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; b[vE!lJEq  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ui]iO p  
factoryDllName).Unwrap(); q NGR6i  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 4S(G366  
media.Play(); T! }G51  
} /N0mF< P  
+o+f\!  
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。 A;!5c;ftj,  
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: [bLKjD  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 vbJ<|#|r-  
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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