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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) A4mnm6Tf  
3m]8>1e1"  
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。 "Ei' FM  
一、传统过程化设计思想 ]T<\d-!CZN  
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: xfFsW^w  
public class MediaPlayer b&_u+g  
{   j +u3VP  
private void PlayMp3() tT`{xM  
{ :%2uZ/cG(  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); }P(<]UF  
} 0V!@*Z  
+j!$88%Z{  
private void PlayWav() /8Xd2-  
{ T{B\1|2w  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 9'I$8Su  
} C?-_8OA  
Q!`  
public void Play(string audioType) I;rh(FMV  
{   dxk~  
  switch (audioType.ToLower()) r(i!".Z  
  { RuBL_Vi  
    case ("mp3"): wVac6q  
    PlayMp3(); \ x>#bql+  
    break; /vrjg)fer  
    case ("wav"): w7"&\8a  
    PlayWav(); LP:U6 Z  
    break;       -xMM}r y  
  }   n\'@]qG)Z4  
} E*]%@6tH  
} { cMf_qQ  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 jB-wJNP/  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 nA 5-P}  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! MB3 0.V/\  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 yr, Oq~e  
二、面向对象设计思想 8Ssk>M*  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ; +%|!~  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: kp>AZVk  
public class MP3 +8eW/Bs@2  
{ ganXO5T$  
public void Play() f3M~2jbv'p  
{ le.(KgRS4  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); n&;-rj^qq  
} =[x @BzH  
} yMCd5%=M\  
:^ *9E b  
public class WAV h& Q9  
{ $kCXp.#k@~  
public void Play() mvrg!/0w  
{ UCDvN  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); [/Ya4=C@  
} w$)E#|i  
} GFmVR2z_+  
#M5[TN!  
Public class MediaPlayer {nyVC%@Y  
{ s\#eD0|  
  switch (audioType.ToLower()) Z2soy-  
  { }2i3  
    case ("mp3"): 3G9AS#-C  
        MP3 m = new MP3(); +jIE,N  
    m.Play(); Bp:i[9w  
    break; n]]!:jFC  
    case ("wav"): J^]Y`Q`  
    WAV w = new WAV(); 0"O22<K3a  
w.Play(); UB&)U\hn  
    break;       2 bQC 2  
  } p/GYfa dU  
}   Ls~F4ar$/  
  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。 JJe?Zu\  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) "Ca?liy  
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。 2(Ez H  
public class AudioMedia KXy|Si8w  
{ h=Xr J  
public void Play() U3zwC5}BN  
{ $xU5vCwAo  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); .Lc<1s  
} v4V|j<R  
} l<l6Ey(  
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)。 =W Q_5}  
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: 4lqowg0  
public abstract class AudioMedia V$7SVq  
{ h r!Htew4  
public abstract void Play(); (&x#VmDL  
} ]/y&5X  
;2=H7dq  
public class MP3:AudioMedia 8`/nk `;  
{ 38hAg uZX  
public override void Play() e2 ?7>?  
{ Y"U -Rc  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Y=#g_(4*  
} T;u>]"S  
} Zk.LGYz  
~+GMn[h  
public class WAV:AudioMedia fEl,jA  
{ Ba],ONM4k  
public override void Play() p^U:O&U(  
{ |<n+6  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); z$d/Vz,a  
} }"'^.FG^_  
} N}*|*!6hI  
7xOrG],E  
public class MediaPlayer ci@U a}T  
{   4D`T_l  
  //根据需要完成任务的单向分派 %-6I  
public void Play(AudioMedia media) YAIDSZ&l[  
{   s C9j73 vf  
  media.Play(); ,\|W,N}~  
} JWa9[Dj  
} <[H1S@{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)。 0r?}LWjf  
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。 kphv)a4z=  
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: 'wd-!aZAd  
public abstract class VideoMedia }wh)I]]U  
{ Xw=>L#Q  
public abstract void Play(); R^.oM1qu|  
} |8$x  
Wh:SZa|  
public class RM:VideoMedia Yd4J:  
{ >C`b 4xQ  
public override void Play() iR9 $E  
{ ag-\(i;K]  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 1Z +3=$P  
} *N .f_s  
} Wb] ha1$  
`4RraJj>0~  
public class MPEG:VideoMedia DHO6&8S  
{ gp:,DC?(  
public override void Play() Zu\(XN?62  
{ sS, Swgr  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); &k /uR;yw  
} V fJYYR  
} jmbwV,@Q2  
P"J(O<(1-:  
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。 +zQ a"Ep*  
  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: 0Ii* "?s  
yVvO!  
public interface IMedia |hjm^{!TpW  
{ 6 s{~9  
void Play(); ,~-"EQT  
} 6.},y<E  
GqXnOmk  
public abstract class AudioMedia:IMedia ,YYyFMC7S  
{ m]8rljo  
public abstract void Play(); 'ao<gTUbu  
} <FIc!  
c(. 2D  
public abstract class VideoMedia:IMedia c rPEr  
{ 05mjV6j7m  
public abstract void Play(); ?GPTJ#=j=]  
} sr+* q6W  
0Zp) DM  
这样再更改MediaPlayer类的代码: RU3:[ (7  
public class MediaPlayer cF9bSY_Eh  
{   Vv4 w?K  
public void Play(IMedia media) e`%U}_[d  
{   pe>R2<!$  
  media.Play(); Y<0;;tVf4U  
} xJtblZ1sr  
} +85i;gO5  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 w yP|#Z\  
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。  ")MjR1p  
  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。 0Ym+10g  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ?!=yp#  
{ iB;EV8E  
IMedia media = null; fmf3Hp@  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) S"ZH5O(  
{ LeDty_  
  case ("mp3"): U|QLc   
    media = new MP3(); Q H:k5V~  
    break; 8"L#5MO t  
        //其它类型略; hI.@!$~=  
  case ("rm"): xT7JGQ[|  
    media = new RM();  n4;  
    break;   Q>R jv.1  
  //其它类型略; (3Hz=k_  
} o2  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); (_h<<`@B  
player.Play(media); "]\sw"zO?  
}  J jRz<T;  
qPeaSv]W  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 n1+1/  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 JDcc`&`M  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 {"T$j V:GB  
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。 qdkhfm2(K  
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: Vmq:As^a  
public interface IMediaFactory FCL7Tn  
{ U$+EUDFi3_  
IMedia CreateMedia(); s8L=:hiSf)  
} 0 @]gW  
Bx9R!u5D  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: _m.u@+g  
public class MP3Factory:IMediaFactory KY5it9e  
{ 0LEJnl  
public IMedia CreateMedia() LpCJfQ  
{ 8S*3W3HY  
  return new MP3(); 'sb&xj`d  
} =-wF Brw  
} ZfMDyS$.  
//其它工厂略; |q0F*\z3  
:;Z?2P5i  
public class RMFactory:IMediaFactory 9e5XS\  
{ PkM]jbLe8  
public IMedia CreateMedia() I'6 wh+  
{ jSi\/(E  
  return new RM(); Rq`B'G9|c  
} `sW+R=  
} UAleGR`,  
//其它工厂略; xF4S  
v\&C]W]  
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。 jQ>~  
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: -|F(qf  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) MZJ@qIg[Y  
{ &+0WZ#VI  
IMediaFactory factory = null; h 8Shf"  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ?2d! ^!9  
{ fkKk/M> 1  
  //音频媒体 'PO+P~|oa&  
  case ("mp3"): :pz`bFJk  
    factory = new MP3Factory(); ENoGV;WG  
    break; olA 1,8  
  //视频媒体 UdGa#rcNW  
case ("rm"): 1u`{yl*+?  
    factory = new RMFactory(); 'xK ,|U  
    break;   ''p7!V?  
  //其他类型略; Gl am(V1  
} K/T4T\  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); lftT55Tki  
player.Play(factory.CreateMedia()); 9:\#GOg  
} @%"+;D  
B}?$kp  
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。 mFk6a{+YX  
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: [hhPkJf|f  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) T)CEcz  
{ y)//u:l  
IMediaFactory factory = null; D MzDV_  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) {7F?30: ]  
{     !tuN_  
  case ("mp3"):  b79z<D  
    factory = new MP3Factory(); XEX-NE"]  
    break; "gIjU~'A  
    //其他类型略; vV$6fvS  
  case ("rm"): w^EUBRI-  
    factory = new RMFactory(); PR+L6DT_  
    break;   "|,;~k1  
  //其他类型略; 506AvD  
} cXDG(.!n7B  
IMedia media = factory.CreateMedia(); XYrZI/R  
media.Play(); -a+oQP]O  
} +$CO  
6+.8nx:9X  
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。 5Sh.4A\  
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。 -|cB7 P  
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。 ^J-"8%  
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: M[:},?ah0  
)O:T\{7+  
<appSettings> e0e3b]  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> x2M{=MExE.  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> yN/Uyhq  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> .ng:Z7  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> i_' u:P<t  
</appSettings> =5 kTzH.  
+Rq7m]  
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: 6 _n~E e  
private void InitMediaType() u^X,ASkQ  
{ -. J@  
cbbMediaType.Items.Clear(); ?ISv|QpC  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 6Gj69Lr  
{ gI5Fzk@:  
    cbbMediaType.Item.Add(key); *Q`y'6S  
} =N?K)QD`  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; " ra C?H  
} ( L ]C  
{0J (=\u  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: IzWS6!zKU  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) p}K\rpvJpu  
{ O{&wqV5m"  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); hcrx(oJ5  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 2E/yZ ~2s  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; _usi~m  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”,  1k39KO@  
factoryDllName).Unwrap(); LQ'VhNU  
IMedia media = factory.CreateMedia(); nep-?7x  
media.Play(); <pp<%~_Z  
} 48W-Tf6v|  
;sZHE &+  
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。 !<AY0fpY  
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: ffibS0aM  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ?]Z EK8c  
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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