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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) v#=WdaNz  
]!0 BMZmf  
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。 CK'Cf{S  
一、传统过程化设计思想 Ff%m.A8d,4  
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: l.fNkLC#  
public class MediaPlayer l<GRM1^kU  
{   @DY0Lz;  
private void PlayMp3() j3sUZg|d  
{ q>!T*BQ  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); m <aMb  
} &A=d7ASN=  
sW|u}8`  
private void PlayWav() ;MNEe% TJ  
{ A7~)h}~   
  MessageBox.Show("Play the wav file."); OlMCF.W#3  
} AY,6Ddw  
a5]~%xdK  
public void Play(string audioType) 9CUMqaY2  
{   8I NVn'G  
  switch (audioType.ToLower()) "x3_cA~  
  { [Z~>7ayF+)  
    case ("mp3"): Z*jhSy  
    PlayMp3(); ely&'y!  
    break; wp.'M?6`L  
    case ("wav"): B=|yjA'Fg  
    PlayWav(); tAbIT;>  
    break;       -D38>#Y  
  }   /xj'Pq((}p  
} y)Ip\.KV\  
} \'BKI;  
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。 C @hnT<e  
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。 "R4~ 8r  
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! &{ntx~Eq  
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。 yd#4b`8U`  
二、面向对象设计思想 i&Xr+Zsec"  
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! - uliND  
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`&mW w  
public class MP3 4>$>XL1  
{ oV,>u5:B  
public void Play() g7_a8_  
{ ~EE*/vX  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); %C'!L]#  
} ctH`71Y  
} pZ OVD%  
~wh8)rm  
public class WAV ~)sb\o  
{ C0KP,JS&  
public void Play() *kZJ  
{ O:p~L`o>>  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); AkT_ZU>  
} m' z<d  
} +%'0;  
g&riio7lx  
Public class MediaPlayer RrKs!2sCT  
{ u+XZdV  
  switch (audioType.ToLower()) -%%2Pz0I  
  { N@;6/[8  
    case ("mp3"): r|?2@VE  
        MP3 m = new MP3(); [eG- &u  
    m.Play(); > YN<~z-  
    break; 1u)I}"{W>  
    case ("wav"): b3y@!_'c  
    WAV w = new WAV(); ]*I&104{  
w.Play(); QP[w{T  
    break;       CNf eHMT  
  } Kax85)9u  
}   %8hhk]m\b>  
  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。 wU?2aXY  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) RHVMlMX  
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。 W#-M|  
public class AudioMedia F-UY~i8  
{ j Dy  
public void Play() oNl_r:G  
{ $;$_N43  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); GJ{]}fl  
} &d9";V"E  
} `Z/"Dd;F^3  
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)。 1mf|:2,  
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: )CihqsA2  
public abstract class AudioMedia wQ4/eQ*  
{ )jCAfdnCs  
public abstract void Play(); "d%":F(  
} 9b()ck-\F#  
,v>P05  
public class MP3:AudioMedia =(.HO:#  
{ Ed_A#@V  
public override void Play() TpZ)v.w~l7  
{ Tx],- U  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); won%(n,HT  
} jJ|O]v$N  
} Q]IpHNt[>  
e @=Bl-  
public class WAV:AudioMedia } Tp!Ub\Cc  
{ kAf2g  
public override void Play() >qAQNX  
{ NWv1g{M  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); :;)K>g,b  
} LT# *nr  
} 6W#M[0  
M2vYOg`t:c  
public class MediaPlayer ;`s/|v  
{   ze!7qeW  
  //根据需要完成任务的单向分派 </qXKEu`_  
public void Play(AudioMedia media) 5BTQJa  
{   dM#\h*:=  
  media.Play(); o!\Vk~Vi&  
} A GS?<6W-  
} n#bC ,  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 TJ2$ Z  
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。 3 LoB-4u?  
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: W}a&L  
public abstract class VideoMedia cFD(Ap  
{ z9'ME   
public abstract void Play(); |;Jcf3e(  
} Rf2;O<  
? vk;b!  
public class RM:VideoMedia 3QU<vdtr  
{ O62H4oT  
public override void Play() V. \do"m  
{ 1r|'n aiZ  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); n\wO[l)  
} to]1QjW-  
} f{k2sU*uBE  
PgxD?Oi8  
public class MPEG:VideoMedia 5?%(j!p5  
{ iI&J_Y{1a_  
public override void Play() j`='SzVloW  
{ WPCaxA+l  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ~.yt  
} 4^  $  
} r Fdq \BSi  
wUW+S5"K  
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。 \ec,=7S<Zf  
  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: 7 45Uo'  
JX`+b  
public interface IMedia DY0G ;L 3  
{ zF3fpEKe  
void Play(); ?psvhB{O  
} W32bBzhL  
SWPr5h  
public abstract class AudioMedia:IMedia $iupzVrro  
{ Jc(tV(z  
public abstract void Play(); yG2j!D  
} Z &/b p1  
SA)}---"  
public abstract class VideoMedia:IMedia #3\F<AJ<VB  
{ u])N^AY"sj  
public abstract void Play(); 50uNgLs  
} Ql3hq.E  
~t.*B& A  
这样再更改MediaPlayer类的代码: E@Q+[~H}  
public class MediaPlayer &0*j nb  
{   x.xfMM2n  
public void Play(IMedia media) D CcM~  
{   ^e8~eL+  
  media.Play(); ` SZ^~O  
} : H0+}=  
} 3?.3Z!H/  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ' DCrSa>  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 Qpe&_.&RE  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 u-f_,],p  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) al(t-3`<  
{ E[)`+:G]  
IMedia media = null; Z Z\,iT  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) I+kDx=T !  
{ %q`_vtUT  
  case ("mp3"): NoV)}fX$X8  
    media = new MP3(); BD\xUjd?)Q  
    break; K8ecSs}}J  
        //其它类型略; \%K< S  
  case ("rm"): #\GWYWkR  
    media = new RM(); E#Smi507p  
    break;   0 x4p!5  
  //其它类型略; $*\[I{Zau}  
} ?m}vDd  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); $NWXn,Y'  
player.Play(media); ,mx>)} l95  
} h%8[];*DpN  
V<ziJ7H/  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 am]$`7R5d  
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。  ?; ZTJ  
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。 z v*hA/  
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。 J/:9;{R  
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: Pa 'g=-  
public interface IMediaFactory Rs$k3   
{ *&Np;^~  
IMedia CreateMedia(); U^-:qT;CX  
} BlF>TI%2  
N2 wBH+3w  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: }*4XwUM e  
public class MP3Factory:IMediaFactory D'$ki[{,  
{ vSb$gl5H  
public IMedia CreateMedia() &}_E~jKK  
{ 4onRO!G,  
  return new MP3(); -R?~Yysd7K  
} +[<|TT  
} 7q&Ru|T33  
//其它工厂略; .z^ePZ|mV  
}te\) Yk.N  
public class RMFactory:IMediaFactory Uf}s6#   
{ U3}r.9/  
public IMedia CreateMedia() u]lf~EE  
{ Ghs{B8  
  return new RM(); OlL FuVR  
} ,B_Nz}\8  
} hX# y7m  
//其它工厂略; 66NJ&ac  
%5?qS`/c(  
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。 ] lE6:^V  
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: B[%FZm$`M  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) C_mPw  
{ a/A$ MXZ_  
IMediaFactory factory = null; J!b v17H"  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Q*u4q-DE  
{ )kfj+/  
  //音频媒体 Km7HB!=<  
  case ("mp3"): 1:h{( %`&  
    factory = new MP3Factory(); 56T<s+X>  
    break; kq&xH;9=.  
  //视频媒体 q+<X*yC  
case ("rm"): klmRU@D  
    factory = new RMFactory(); =~}\g;K1Q  
    break;   KSe `G;{  
  //其他类型略; P1tc*2Z  
} 5v >0$Y{  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); r%\(5H f  
player.Play(factory.CreateMedia()); $ lz\t e  
} *8{PoD   
ByqB4Hv2  
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。 wqEO+7)S  
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: f_2tMiy 5  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) P(D0ru  
{ IhoV80b  
IMediaFactory factory = null; s tvI  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) yxP(|  
{     n]c6nX:'  
  case ("mp3"): 0%$E^`  
    factory = new MP3Factory(); {>$i)B  
    break; p B*8D  
    //其他类型略; US3rkkgDO  
  case ("rm"): lM oi5q  
    factory = new RMFactory(); `/$yCXy  
    break;   :$4 atm  
  //其他类型略; +0) s {?  
} \ t4:(Jp 3  
IMedia media = factory.CreateMedia(); nQbF~   
media.Play(); "5:^aC]  
} b{q-o <Q  
b|F4E{{D^  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 #D4gNQg@R  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 {8`V5:  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 6vy(@z  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: =pSuyM'  
<\40?*2  
<appSettings> O1!hSu&  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 0$Rl78>(  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> $ <'i+kK  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> LE$_qX`L  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> Y7{|iw(#  
</appSettings> J=v" HeVm  
H?A&P4nZ  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: h r9rI  
private void InitMediaType() 5~)m6]-6  
{ 0* 7N=  
cbbMediaType.Items.Clear(); ixc~DV+@[  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) G- nS0Kn:  
{ B q/<kEgM  
    cbbMediaType.Item.Add(key); =LLix . >  
} E$!0h_.(  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; G?Fqm@J{XT  
} $hv o^$  
gT3i{iU  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: oTS/z\C"<u  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )> >Tj7  
{ phkfPvL{  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); /~=W3lhY  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 4I&e_b< 30  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; .%Pt[VQ  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, o!bIaeEaU  
factoryDllName).Unwrap(); abAX)R'  
IMedia media = factory.CreateMedia(); H$G`e'`OZ  
media.Play(); Yu1[`QbB  
} G!Gbg3:4e5  
^xz*%2@  
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。 O>FE-0rW}e  
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: S: b-+w|*  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ]dvNUD   
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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