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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) xCXQ<77  
nv0#~UgE#a  
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。 w##^}nHOR  
一、传统过程化设计思想 nirDMw[  
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: A#rh@8h+  
public class MediaPlayer fE]XWA4U  
{   ?A?F.n`  
private void PlayMp3() =Mj 0:rW  
{ ;),"M{"v  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Es!Q8.  
} k GHQ`h  
jq-l5})h  
private void PlayWav() eF~dQ4RZ  
{ ;W]\rft[  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); +lE90y  
} 8)L*AdDAW!  
WBr59@V  
public void Play(string audioType) :g6n,p_#  
{   8`=v.   
  switch (audioType.ToLower()) s@8w-]"  
  { -TO\'^][X  
    case ("mp3"): t~``md4  
    PlayMp3(); 3Fs5RC~a  
    break; lk3=4|?zsE  
    case ("wav"): !4(zp;WY^  
    PlayWav(); cA)[XpQ:+W  
    break;       oDn|2Sdqd  
  }   W/fuKGZi_  
} jQ\zGJ3  
} UAn&\8g_  
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。 AY,].Zg[  
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。 cl@g  
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! k^\pU\J  
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。 k&/OU:7Y  
二、面向对象设计思想 =Yz'D|=t  
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! K/L;8a  
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: :|+Qe e  
public class MP3 oD9^ID+  
{ E&`Nh5JfC  
public void Play() 1oiRWRe  
{ JH8}Ru%Z  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); l{Dct\ #s  
} K2{aNv R)t  
} :9|\Z|S(I  
_oG&OJ@  
public class WAV PPkx4S_>  
{ =K\r-'V  
public void Play() ~PnTaAPJ  
{ Fv74bC %  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); =WIJ>#Go<  
} 1vzb8.  
} X] %itA  
r [:   
Public class MediaPlayer n/~A`%E@  
{ CVNj- &vj  
  switch (audioType.ToLower()) bi[IqU!9  
  { PjKEC N  
    case ("mp3"): ^r6!l.  
        MP3 m = new MP3(); [F!Y%Zp  
    m.Play(); w[tmCn+  
    break; lVOu)q@l7g  
    case ("wav"): sEMQ  
    WAV w = new WAV(); p]T<HGJ P  
w.Play(); Dre2J<QL  
    break;       i4JqT\q  
  } km~Ll   
}   br-]fE.be  
  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。 2i;7{7  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) :cB=SYcC%  
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。 oVFnl A  
public class AudioMedia Xpe)PXb  
{ %D$]VSP;  
public void Play() 0:w"M<80  
{ I$q]. B  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); vM:cWat  
} a=cvCf  
} BTgG4F/)  
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)。 jTO), v:w  
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: @,Gxk   
public abstract class AudioMedia hj'(*ND7z  
{ CI353-`  
public abstract void Play(); 2 3OC2|  
} 0}!\$"|D  
~t9tnLc$  
public class MP3:AudioMedia 8>hwK)av  
{ (aOv#Vor]%  
public override void Play() ry9T U  
{ [ ol9|sdu  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); {|I;YDA  
} !;?+>R)h  
} C8 \5A8c  
Zm6{n '  
public class WAV:AudioMedia F~ h7{@\  
{ lXcx@#~  
public override void Play() AGLscf.  
{ 94B\5I}  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); CHe>OreiS  
} *98$dQR$  
} [Xb@Wh:yG  
ZK>WW  
public class MediaPlayer ?@E!u|]K  
{   g$b<1:8  
  //根据需要完成任务的单向分派 X5 j1`t,  
public void Play(AudioMedia media) z^T`x_mF  
{   H1} RWaJ  
  media.Play(); : |>Gc39`t  
} <J^MCqp!v  
} xg3:}LQ  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 6I%5Q4Ll  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 l<A|d{"]  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: Z]B~{!W1  
public abstract class VideoMedia [eC2"&}  
{ Mnscb  
public abstract void Play(); Y'8?.a]'  
} H '  
e J6$-r  
public class RM:VideoMedia )c)vTZy  
{ #w' kV#  
public override void Play() +mn ,F};  
{ Le\?+h42>  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); PpAu!2lt9  
} "vOwd.(?N  
} L U={")TdQ  
-4 SY=NC_  
public class MPEG:VideoMedia @0/+_2MH-  
{ PK`D8)=u  
public override void Play() t+!$[K0/  
{ {0WHn.,2Y  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); EwvoQ$#jv  
} [D\k^h  
} ]GW]dM  
dZ0A3(t  
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。 ,^\2P$rT  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: Jcrw#l8|C  
bcE._9@@  
public interface IMedia 7t0e r'VC  
{ Pu"P9  
void Play(); OWg(#pZk  
} QC}CRkp  
'Wm x)0)  
public abstract class AudioMedia:IMedia \RC'XKQ*n  
{ 5Ou`z5S\k  
public abstract void Play(); woK&q7Vn  
} RO'7\xvn  
+l<5#pazx  
public abstract class VideoMedia:IMedia V<T9&8l+:  
{ <h:x=  
public abstract void Play(); P&*2pX:  
} @emK1iwm  
W *),y:  
这样再更改MediaPlayer类的代码: woGAf)vV#  
public class MediaPlayer 0"28'  
{   9 a!$z!.  
public void Play(IMedia media) x"~8*V'0  
{   qKr8)}h  
  media.Play(); o<pf#tifv  
}  +|n*b  
} JR@`2YP-  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 hG12ZZD  
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。 EVsC >rz  
  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。 PgF* 1  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Lh!J >  
{ YUtC.TR1  
IMedia media = null; RC7]'4o  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) T[UN@^DP(  
{ svcK?^ HTe  
  case ("mp3"): 5YeM%%-S  
    media = new MP3(); I 8`VNA&b  
    break; 3z{?_;bR  
        //其它类型略; 1W^t aJH]  
  case ("rm"): Krqtf  
    media = new RM(); M_/7D|xl/T  
    break;   QI'Oz{vE  
  //其它类型略; "K6&dk jY  
} :V RNs  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 4.[^\N  
player.Play(media); ,St#Vla  
} &8Cu#^3  
mwHB(7YS,  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 $P^q!H4D  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 S2sQOM@  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 N4F.Y"R$(  
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。 6xTuNE1  
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: MyJ%`@+1  
public interface IMediaFactory ib#KpEk  
{ =Y|VgV  
IMedia CreateMedia(); r1 !@hT  
} `yrB->|vG  
L*xhGoC=  
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: ?PeJlpYzV  
public class MP3Factory:IMediaFactory s >7}zU]  
{ S9]'?|  
public IMedia CreateMedia() vWz m @  
{ ` Mjj@[  
  return new MP3(); *\+\5pu0  
} PUp6Q;AdQ  
} CkOz  
//其它工厂略; c|e~BQdRw  
[%y';`( x  
public class RMFactory:IMediaFactory [1g8*j~L  
{ zy/@ WFPE  
public IMedia CreateMedia() A5c%SCq;  
{ KX,S  
  return new RM(); ;=)k<6  
} wh$sn:J  
} iVhJ t#_b  
//其它工厂略; >E;uU[v)I  
\A 2r]  
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。 K[YI4pt7  
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: kCWV r  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) YxYH2*q@  
{ >JHryS.j$4  
IMediaFactory factory = null; :~"CuB/  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) g:g\>@Umo  
{ -$,TMqM  
  //音频媒体 t3 8m'J :>  
  case ("mp3"): BO~ 0ON0  
    factory = new MP3Factory(); 7zXvnxYE  
    break; 4KhV|#-;k  
  //视频媒体 cOmw?kA*G  
case ("rm"): n9W(bG o  
    factory = new RMFactory(); 'N (:@]4N  
    break;   V#2+"(7h  
  //其他类型略; O,{6*[)@  
} eVjBGJ=2e  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); <=zQ NBtx  
player.Play(factory.CreateMedia()); }aa'\8  
} ,>bh$|  
SA&Rep^  
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。 kJ'!r  
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: :;t:H] f  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 0gW"i&7c  
{ u%&`}g  
IMediaFactory factory = null; dyz2.ZY~2  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Yg]-wQrH  
{     M8kPj8}{  
  case ("mp3"): + nrbShV  
    factory = new MP3Factory(); jl4rbzse  
    break; K -nF lPm\  
    //其他类型略; 2J7:\pR^  
  case ("rm"): d[@X%  
    factory = new RMFactory(); {j.bC@hWw  
    break;   g/ T   
  //其他类型略; | k&Ck  
} [L3=x;U  
IMedia media = factory.CreateMedia(); hci6P>h<ia  
media.Play(); s 1 A.+  
} N({MPO9  
<GS^  
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。 q(  
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。 1-8mFIK  
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。 dP9qSwTa  
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: Q3kdlxXR  
-]0OKE&  
<appSettings> .5^cb%B*  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ^n*)7K[  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ~8'sBT  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> -^&<Z 0m  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> Zi*2nv '  
</appSettings> 2%DSUv:H%  
vv72x]  
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: "Gsc;X'id  
private void InitMediaType() *>Ns_su7W  
{ TH%Qhv\]  
cbbMediaType.Items.Clear(); ;v}GJ<3  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) .?8;qA  
{ wcrCEX=I>{  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Q:2>}QgX}  
} /C:Y94B-z  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; LC,F <>w1  
} b o6d)Q  
zU5v /'h>d  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ISYXH9V  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (ZS}G8  
{ EaO6[E  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 2,DXc30I  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); pR*VdC _mY  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; K^ vIUZ>  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, m( r,Acy6  
factoryDllName).Unwrap(); =:xW>@bh|  
IMedia media = factory.CreateMedia(); +%+tr*04O  
media.Play(); [`ebM,W  
} l.q&D< _  
S5gyr&dm  
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。 Y z<3JRw  
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: u0JB\)(-/h  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 }zeO]"`  
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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