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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) )qd= {  
^RDU p5,T  
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。 P5P< "  
一、传统过程化设计思想 t R ;{.  
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: MQ9vPgh  
public class MediaPlayer Q i^;1&  
{   NWaO_sm  
private void PlayMp3() sv`"\3N[  
{ dN0mYlu1|  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ;W6-i2?  
} Vd<K4Tk  
'kQ~  
private void PlayWav() n.ct]+L  
{ Z /h|\SyJ  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ONfyYM?  
} (!-;T  
Km"&mT $  
public void Play(string audioType) UFf,+4q  
{   #D0W7 a  
  switch (audioType.ToLower()) ib; yu_  
  { 0 Az/fzJlz  
    case ("mp3"): 7H#2WFQ7  
    PlayMp3(); @ t|3gF$X  
    break; BfVBywty  
    case ("wav"): O]bKNA.5  
    PlayWav(); f:XfAH3R{  
    break;       5zVQ;;9  
  }   .l=p[BI  
} j/' g$  
} s>r ^r%uK  
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。 QoWR@u6a  
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。 Y$+QNi  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! lvPpCAXY  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 wE4;Rk1  
二、面向对象设计思想 vcM~i^24)  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! %l;*I?0H  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 8,y{q9O  
public class MP3 m_$JWv\|\  
{ K( z[ }  
public void Play() MH FaSl  
{ 3sb 5E]P  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); xl9(ze  
} OGGSS&5t w  
} 1OP" 5f  
k:mlt:  
public class WAV ]LVnt-q  
{ Z)5klg$c  
public void Play() .jaZ|nN8`  
{ >3!DOv   
  MessageBox.Show("Play the wav file."); -O%[!&`  
} q}s K  
} &rP~`4Mkp  
@Kp1k> ov  
Public class MediaPlayer =Sa~\k+  
{ | +fwvi&a  
  switch (audioType.ToLower()) pND48 g;  
  { +dM.-wW  
    case ("mp3"): 71*>L}H  
        MP3 m = new MP3(); PF6 7z]<o  
    m.Play(); v4C3uNW  
    break; ee^4KKsh\  
    case ("wav"): jr:drzr{I  
    WAV w = new WAV(); |eF.ZC)QWh  
w.Play(); F:_FjxU  
    break;       PU"S;4m  
  } A6Q c;v+  
}   'QR4~`6I  
  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。 ET3 ,9+Gj  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) !]G jIT]Oh  
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。 0JyqCb l  
public class AudioMedia l@#b;M/  
{ Kk`<f d  
public void Play() r_q~'r35_  
{ Zik m?(J  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); wa2~C [  
} y}Cj#I+a  
} pJn>oGeJ&  
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)。 pLPd[a  
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: RW)k_#%=  
public abstract class AudioMedia .T{U^0 )  
{ leR" j  
public abstract void Play(); PYaOH_X.  
} 3}yraX6r!  
*5^ze+:  
public class MP3:AudioMedia Rn8#0%/Q  
{ z30=ay1  
public override void Play() kHZKj!!R  
{ sv@}x[L  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); dbd"pR8v  
} hl}dgp((  
} L^&do98  
0 oQ/J:  
public class WAV:AudioMedia J09ZK8 hK  
{ Of!|,2`(  
public override void Play() g*^wF?t'T  
{  X+\0%|  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); /1U,+g^O>  
} E|\3f(aF  
} Q:rT 9&G  
U24V55ZnI  
public class MediaPlayer gr[D!D >  
{   dnk1Mu<  
  //根据需要完成任务的单向分派 EccFx7h  
public void Play(AudioMedia media) &MBOAHhze  
{   0GF%~6  
  media.Play(); +ESX.Vel  
} N <ja6Ac  
} Z5 w`-#  
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)。 Q^\{Zg)p  
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。 M,I68  
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: ,80jMs  
public abstract class VideoMedia V>DXV-%&C  
{ &IxxDvP3k  
public abstract void Play(); }kpfJLjY  
} ^Jc$BMaVg  
+ ?[ ACZF  
public class RM:VideoMedia g4?Q.'dZr  
{ Z{Lmd`<w`j  
public override void Play() \;4L~_2$q  
{ 0q-0zXlSL  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); M p}!+K  
} t"jIfU>'a/  
} N^)<)?  
:5q^\xmmq  
public class MPEG:VideoMedia 30wYc &H  
{ e/g<<f-  
public override void Play() .N'%hh  
{ T9&,v<f  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); +Y_Q?/M@8  
} {m1t~ S   
} 9u-M! $  
!xJLeQFJI]  
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。 E1mI Xd;.  
  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: ~)oWSo5ll  
p0%6@_FT~  
public interface IMedia 8=!r nJCav  
{ bqf]$}/8k  
void Play(); j};pv2  
} =N[V{2}q  
;@=@N9q K  
public abstract class AudioMedia:IMedia %BT)oH}  
{ < |]i  
public abstract void Play(); 3\+[38 _  
} ^Y*`D_-G  
f6(9wz$Trt  
public abstract class VideoMedia:IMedia jSOa   
{ q_%w l5\F  
public abstract void Play(); Y'+F0IZ+  
} 8xeun~e"vS  
kOlI?wc  
这样再更改MediaPlayer类的代码: P5ESrZ@f  
public class MediaPlayer VygXhh^7\  
{   c DEe?WS  
public void Play(IMedia media) ~I8"l@H>  
{   q^T&A[hMPx  
  media.Play(); ID{Pzmt-  
} 8O;rp(N.n  
} }SJLBy0  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 sbq44L)  
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。 wKeSPs{x  
  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。 S|=rF<]my  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) f(9$"Vi  
{ gzJ{Gau{)  
IMedia media = null; 7kWZMi  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ;{F;e)${M  
{ o#KPrW`XJ/  
  case ("mp3"): 8m1 3M5r  
    media = new MP3(); l yLK$B?/  
    break; s K$Sar  
        //其它类型略; :a^,Ei-&  
  case ("rm"): I _Mqh4];  
    media = new RM(); 0 6G[^  
    break;   6{F S /+  
  //其它类型略; w$<fSe7  
} ?6.KS  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); u0 'pR# m|  
player.Play(media); .-1{,o/&Q  
} !MG>z\:  
L{o >D"  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 +'YSpJ  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 ZCOuv6V+  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 *|.yX%"k  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 Ow&'sR'CX  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: Y;I(6`,Y  
public interface IMediaFactory a_#eGe>  
{ w!GU~0~3[  
IMedia CreateMedia(); )eedfb1  
} %]= 'Uv^x  
2Yg[8Tm#  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: bQ:3G;  
public class MP3Factory:IMediaFactory OB? 79l  
{ q5K/+N^2?  
public IMedia CreateMedia() )u v$tnP*  
{ lG^mW \ O  
  return new MP3(); L-X _b3E\  
} #D*J5k>2  
} *7D$;?"  
//其它工厂略; fU){]YP  
;]`NR  
public class RMFactory:IMediaFactory 3Jk?)D y  
{ :N'[d e  
public IMedia CreateMedia() h}VYA\+<B  
{ jJ{ w -$  
  return new RM(); iTBhLg,  
} ^Ihdq89t  
} @0@'6J04  
//其它工厂略; "=5vgg3  
<xh'@592  
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。 =ym~= S  
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: 9[]"%6  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) gQzJ2LU(  
{ 0_xcrM  
IMediaFactory factory = null; bU +eJU_%  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) J;]@?(  
{ (k HQKQmq  
  //音频媒体 YI(OrR;V  
  case ("mp3"): H fmMf^c  
    factory = new MP3Factory(); BrH`:Dw  
    break; }Us$y0W\  
  //视频媒体 @snLE?g j  
case ("rm"): x`|tT%q@l  
    factory = new RMFactory(); J$ih|nP  
    break;   +`vZg^_c`  
  //其他类型略; 0Ukl#6  
} (j8,n<o  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Q8/0Cb/  
player.Play(factory.CreateMedia()); D@vvy6>~s  
} ';L^mxh  
O=?X%m #  
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。 y.]]V"'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: (( IBaEq  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) !iz vY  
{ ^Th"`Av5  
IMediaFactory factory = null; Bc@r*zb  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) YV!V9   
{     oX]1>#5UMg  
  case ("mp3"): |"E9DD]{  
    factory = new MP3Factory(); YGO7lar  
    break; ?kxWj(D  
    //其他类型略; 2B?i2[a,  
  case ("rm"): 50hh0!1  
    factory = new RMFactory(); EF^=3  
    break;   #3[b|cL  
  //其他类型略; o)D+qiA3U  
} dGW7,B~  
IMedia media = factory.CreateMedia(); u4^"E+y^S  
media.Play(); 8}E(UsTa  
} (c|qX-%rC  
U4I` xw'  
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。 $U.'K!B  
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。 *t*&Q /W  
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。 zMqEMx9  
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: DczF0Ow  
]mT} \b  
<appSettings> A =#-u&l  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ?{P6AF-xcf  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> KcF+!;:  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Q3{&'|}^2  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> e(% Solkm?  
</appSettings> 1Moh`  
,%G2>PBt  
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: LsZ!':LN  
private void InitMediaType() 3kQ8*S  
{ X35U!1Y\  
cbbMediaType.Items.Clear(); 29DWRJU  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ;+KgujfU  
{ ]@}BdMlHp  
    cbbMediaType.Item.Add(key); )P+GklI{4  
} 3NZFW{u  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 1 b%7FrPkd  
} R'HA>?D  
\ OINzfbr  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Afl'-  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 17 iq  
{ JJ3JULL2  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); MF sy`aiS  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); A+E@OOw*~  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集;  Hu2g (!  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, zFQkUgb  
factoryDllName).Unwrap(); ryLNMh  
IMedia media = factory.CreateMedia(); g'7hc~=  
media.Play(); { 4{{;   
} RYaof W  
]7 mSM  
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。  M.^A`   
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: -)+DVG.t  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 l<%~w U  
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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