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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) {[)n<.n[g  
Miz?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。 +P=Ikbx AO  
一、传统过程化设计思想 )`BKEa f  
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: p/U{*i ]t  
public class MediaPlayer ~Z~V:~  
{   o1?S*  
private void PlayMp3() x']Fe7nv  
{ Gsu?m  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); #\8"d  
} k2O3{xIjc  
4l`[,BJ  
private void PlayWav() =/!RQQ|8o  
{ !pZ<{|cH  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); FyQr$;r  
} |->C I  
 tE#;$Ss  
public void Play(string audioType) FuM:~jv  
{   KL yI*`  
  switch (audioType.ToLower()) Fs3 :NH  
  { w>o/)TTJL  
    case ("mp3"): E)`:sSd9  
    PlayMp3(); }P'c8$  
    break; v!W{j&N  
    case ("wav"): PX*}.L *x  
    PlayWav(); 1\a.o[g3e  
    break;       dmWCNeja.  
  }   U=WS]  
} LS$zA>:  
} ` {qt4zd0  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 [MuZ^'dR  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 IZLBv2m  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! /i~x.i3  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 xnf J ruT  
二、面向对象设计思想 NBL%5!'  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! )$h!lAo  
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: 15S&,$ 1&  
public class MP3 W7. +  
{ .DI?-=p|_#  
public void Play() a^8PB|G  
{ ,+ 5:}hR+  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); wn;)La  
} $A`m8?bY  
} \wD L oR  
%fnG v\uI  
public class WAV Y1ks'=c>  
{ SpImd IpD  
public void Play() jfiUf1Mj  
{ B 6z 'Q  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); JA*+F1s  
} 0'HQ=pP  
} ah%Ws#&  
%E5b }E#  
Public class MediaPlayer 16>D?;2o(  
{ P2@Z7DhQ  
  switch (audioType.ToLower()) ^|SiqE  
  { 2]<.m]  
    case ("mp3"): yVp,)T9  
        MP3 m = new MP3(); @dUN3,}  
    m.Play(); ?5jLN&A3 G  
    break; Se_]=>WI  
    case ("wav"): '$c9S[  
    WAV w = new WAV(); `yP`5a/  
w.Play(); g60k R7;\  
    break;       +TyN;e   
  } P@keg*5@  
}   h!ogH >S~  
  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。 b8_F2  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) |j-ng;  
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。 $_iE^zZaU^  
public class AudioMedia 4&=</ok6`0  
{ v3aPHf  
public void Play()  DR{O.TX  
{ 3@qv[yOE  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 7nPcm;Er  
} FZ?:BX^  
} 5.*,IedY  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 ? 3OfiGX?  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: Xi1|%  
public abstract class AudioMedia >[Wjzg  
{ 0k{\W  
public abstract void Play(); =@0J:"c  
} YVwpqOE.=  
Xl<iR]lda  
public class MP3:AudioMedia  |iI dm  
{ bU}v@Uk  
public override void Play() x\U[5d   
{ x1?mE)n]  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _U}vKm  
} .1q}mw   
} 8>t,n,k  
,0a_ou"P=_  
public class WAV:AudioMedia swxX3GR  
{ 2QRO$NieV  
public override void Play() 8}m J )9<7  
{ p<{P#?4 g  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); OxYAM,F  
} M2-`p  
} gHp*QL\?9  
N<8\.z5:<  
public class MediaPlayer ,f2oO?L}  
{   :09NZ !!  
  //根据需要完成任务的单向分派 jLVG=rOn  
public void Play(AudioMedia media) yKoZj   
{   a_V\[V{R=  
  media.Play(); _FYA? d}  
} q~b# ml2QS  
} 4`,7 tj  
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)。 L7Hv)  
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。 v@soS1V!  
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: o0]YDX@T  
public abstract class VideoMedia nj'5iiV`]  
{ O-X(8<~H=  
public abstract void Play(); fj;ZGbg-O  
} @t~y9UfF  
7;o:r$08&}  
public class RM:VideoMedia mpug#i6q  
{ @b,H'WvhfS  
public override void Play() E<Zf!!3  
{ `VKFA<T  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); b9RHsr]V  
} }q`9U!v  
}  C3{hf  
?a3 wBy  
public class MPEG:VideoMedia aL4^ po  
{ rP3tFvOH  
public override void Play() &U7v=a  
{ *: @KpYWx"  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); n82tZpn  
} zPa2fS8  
} ~c35Y9-5  
"t&=~eOe3  
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。 -0d9,,c  
  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: eO <N/?t  
S(Afo`  
public interface IMedia W|m(Jh[w]  
{ \Q|-Npw  
void Play(); AQUAQZc  
} BV B2$&eJ  
x[)-h/&Fh  
public abstract class AudioMedia:IMedia RJ'[m~yl5X  
{ nsR CDUCi  
public abstract void Play(); xqzeBLU  
} M; wKTTQy  
l.o/H|  
public abstract class VideoMedia:IMedia 1~c\J0h)d  
{ 7K\v=  
public abstract void Play(); bRxI7 '  
} C '( Y  
PGJh>[ s  
这样再更改MediaPlayer类的代码: z3uR1vF'  
public class MediaPlayer S-S%IdL  
{   C P}fxDW  
public void Play(IMedia media) bO\++zOF  
{   ^x\VMd3*w  
  media.Play(); pPBXUu'  
} |CDM(g>%  
} /AD&z?My+E  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 p>7qyZ8  
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。 X$>F78e*  
  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。 \R<MQ# x  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #{}?=/nJ~-  
{ no3yzF3Hi  
IMedia media = null; >+a\BK"k  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) -U/)y:k!%  
{ 1 %P-X!  
  case ("mp3"): TRGpE9i  
    media = new MP3(); H54RA6$>  
    break; x#EE_i/W  
        //其它类型略; Vc(4d-d5  
  case ("rm"): R.rc h2  
    media = new RM(); x"Ky_P~  
    break;   8M*+ |  
  //其它类型略; {s mk<NL  
} u2oS Ci  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); zWC| Qe  
player.Play(media); e,xL~P{|  
} z< L2W",  
lV$JCNe  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 LS[o7!T(  
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。 \#HW.5  
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。 ,a{85HLr]  
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。 rkjnw@x\  
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: Wk0E7Pr  
public interface IMediaFactory jsN[Drra  
{ T)\}V#iA*  
IMedia CreateMedia(); N:<$]x>  
} UH!(`Z\C  
W~ ~'  
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: W#F9Qw  
public class MP3Factory:IMediaFactory ]%E h"   
{  O`@Nl  
public IMedia CreateMedia() G ?$ @6  
{ Ab@ G^SLX  
  return new MP3(); NfvPE]S  
} :*}Q/]N  
} %]4Tff  
//其它工厂略; INN}xZ  
4aS}b3=n  
public class RMFactory:IMediaFactory Z\nDR|3  
{ pN[WYM?[  
public IMedia CreateMedia() vh a9,5_  
{ bTum|GWf  
  return new RM(); VmqJMU>.  
} +l7)7qKx  
} l(Rn=?  
//其它工厂略; u"HGT=Nl  
|{N{VK  
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。 +K1M&(  
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: KR>)Ek  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Iq + N0G<j  
{ /f#b;qa,  
IMediaFactory factory = null; [./FzlAs  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ?@ oF@AEx=  
{ 1CB&z@  
  //音频媒体 5s[nE\oaG  
  case ("mp3"): i(j/C  
    factory = new MP3Factory(); ]{1{XIF  
    break; v$]B;;[A  
  //视频媒体 hp~q!Q1=  
case ("rm"): = QBvU)Ki  
    factory = new RMFactory(); n~ *|JJ*`  
    break;   nQiZ6[L  
  //其他类型略; ?8-Am[xH  
} iJzBd7  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); WWunS|B!  
player.Play(factory.CreateMedia()); ab6I*DbF  
} Tvx1+0Z%z  
wo@ T@Ve~  
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。 OD8 fn  
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: aFTWzz  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) QF>T)1&J[7  
{ &*v\t\]  
IMediaFactory factory = null; UMGiJO\yH  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 7zG r+Px  
{     $r!CQ 2S  
  case ("mp3"): gA2Wo+\^bq  
    factory = new MP3Factory(); T`x|=}  
    break; {srP3ll P  
    //其他类型略; JXc.?{LL  
  case ("rm"): (GC]=  
    factory = new RMFactory(); UY(T>4H+h  
    break;   ;xwcK-A  
  //其他类型略; $XF$ n#ua  
} 9nG^_.}|  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 2o SM|  
media.Play(); XO <0;9|  
} h5P_kZJ  
;XN|dq  
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。 "8f4s|@ 3  
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。 P6v ANL-B  
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。 {M**a  
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: 4m0^ N  
E=8'!  
<appSettings> c~ R'`Q  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> Xd(^7~i  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> RDdnOzx  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Ev7.!  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> al2lC#Sy  
</appSettings> Y ^+x<  
U,#~9  
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: 2z-Nw <bA  
private void InitMediaType() p\&O;48=  
{ D4L&6[W  
cbbMediaType.Items.Clear(); zZ%[SW&vC  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) tj13!Cc}e`  
{ 0ID9=:J  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Z*k(Q5&U  
} k'o[iKlu  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; J0!V(  
} 1B;2 ~2X  
p>tkRA?lk  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: A*OqUq/H`;  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) .iy4 (P4  
{ *`H*@2  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); pAy4%|(  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); @ VWED  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; c""&He4zp  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, h3@tZL#g  
factoryDllName).Unwrap(); ~q ^o|?  
IMedia media = factory.CreateMedia(); OFtaOjsyUa  
media.Play(); jqaX|)8|$  
} U`(=iyWP=  
CTNL->  
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。 "6jt$-?  
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: QY;(Ny/(y  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 O(-p md,  
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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