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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) Z<Rhn  
zJMm=Mw^  
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。 >QA;02  
一、传统过程化设计思想 ^!FLi7X  
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: .XZq6iF9  
public class MediaPlayer l`mNOQ@}'  
{   5`3Wua  
private void PlayMp3() >508-)'  
{ SJ%h.u@&@F  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Y!1x,"O'H  
} =Z(_lLNmh  
H1fKe=$1  
private void PlayWav() ab!Cu8~v  
{ i(9 5=t(  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); n2p(@  
} VfFXH,j  
flXDGoW  
public void Play(string audioType) @OB7TI_/   
{   CI8bHY$  
  switch (audioType.ToLower()) y~r5KB6w  
  { ?D,8lABkT  
    case ("mp3"): |[3%^!f\  
    PlayMp3(); xNAa,aMM  
    break; Zr#\>h'c  
    case ("wav"): S=^kR [O"  
    PlayWav(); ?c6`p3p3L  
    break;       \@eaSa  
  }   /=i+7^  
} "NM SLqO  
} gK#G8V-,  
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~Zl&3  
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。 a49xf^{1"i  
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! @ )2<$d  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 "<Q,|Md  
二、面向对象设计思想 >u0B ~9_E  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! qF? n&>YG  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: )wb&kug -  
public class MP3 <l`xP)] X  
{ _@/nc:)H  
public void Play() XD8Q2un  
{ sWGc1jC?.F  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); VZ1u/O?ub  
} fgW>~m.W  
} (j%;)PTe+&  
ej;\a:JL  
public class WAV 1${rQ9FIF  
{ M/LC:,  
public void Play() 5<RZ ht$i  
{ 1(`UzC=R|  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Pe`eF(J  
} Rch?@O#J  
} _9 B ^@~  
\-Ipa59U  
Public class MediaPlayer H\^zp5/  
{ )r`F}_CEL  
  switch (audioType.ToLower()) 8w\ZY>d   
  { {+N7o7  
    case ("mp3"): WW[Gne  
        MP3 m = new MP3(); )d =8)9B  
    m.Play(); $8;`6o`  
    break; D"vl$BX  
    case ("wav"): =K8z8K?  
    WAV w = new WAV(); t \;,$i  
w.Play(); rsPo~nA  
    break;       }M|,Z'@*  
  } 6)#=@i` \  
}   C'S&  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 DRy,n)U&  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的)  jT$  
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。 e:T8={LU2W  
public class AudioMedia CGCI3Z'  
{ L^%jR=  
public void Play() NU/:jr.W#  
{ ZGgM- O1  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); L; (J6p]h  
} T*bBw  
} _I<LB0kgf.  
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)。 Ef"M e(  
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: S @tpd'  
public abstract class AudioMedia haoQr)S  
{ [[A}MF*@  
public abstract void Play(); '^ob3N/Y [  
} xL#UMvZ>;h  
@";zM&  
public class MP3:AudioMedia upefjwm  
{ W*jwf@ 0  
public override void Play() 4lsg%b6_%,  
{ UR' P,  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); rL3 f%L  
} )|Md"r_B  
} =H)"t:xE  
>oasA2S  
public class WAV:AudioMedia t{g7 :A  
{ >21f%Z  
public override void Play() 96]!*}  
{ 3{FUFx  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); L>>Cx`ASi  
} tv\_& ({  
} >og- jz  
`44 }kkBT  
public class MediaPlayer U{|WN7Q:A  
{   o^*k   
  //根据需要完成任务的单向分派 %DIZgPd\  
public void Play(AudioMedia media) jFPD SR5  
{   pdEUDuX  
  media.Play(); "+k^8ki  
} tZ*z.3\<  
} aPH6R<G  
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)。 o3kVcX^  
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。 e>~7RN  
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: ^R;rrn{^  
public abstract class VideoMedia xp;CYr"1}  
{ /j(3 ~%]o4  
public abstract void Play(); Api<q2@R  
}  /gUD!@  
$5v:z   
public class RM:VideoMedia 'rSP@  
{ JV_V2L1Ut  
public override void Play() QsC6\Gt#  
{ _X"G(  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); rFl6xM;F  
} n[tES6u  
} ZT1IN6;8W  
, I^:xw_  
public class MPEG:VideoMedia DB>.Uf"  
{ uX8yS|= *  
public override void Play() qdY*y&}"J  
{ Udl8?EVSz  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); >xK!J?!K  
} p8_ CY[U  
} y~-dQ7r  
9n!IdqKN  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 C[IY9s:Pf  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: SQ0t28N3h  
2GW.'\D  
public interface IMedia OHyBNJ  
{ t IO 'ky  
void Play(); ai@hQJ*  
} Nub)]S>_/t  
bUS"1Tg]*6  
public abstract class AudioMedia:IMedia Im<(  
{ d^W1;0  
public abstract void Play(); d@#wK~I  
} /\e&nYz  
86HK4sES  
public abstract class VideoMedia:IMedia `S+B-I0  
{ dp~] Wx  
public abstract void Play(); m%[`NP (  
} zM+eb| >cr  
'%\FT-{  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Ubf@"B  
public class MediaPlayer '3eL^Aq  
{   %FSY}65  
public void Play(IMedia media) lJ$j[Y  
{   9:1[4o)~  
  media.Play(); ~ u',Way  
} jGaI6G'N  
} lk`,s  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 W1;u%>Uh  
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。 c D0-g=&  
  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。 ne-; gTP;  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 8 bpYop7 L  
{ <V_P)b8$1  
IMedia media = null;  HLsG<#  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) j$mCU?  
{ lOJ3_8  
  case ("mp3"): f' 28s*n  
    media = new MP3(); h.WvPZ2U  
    break; Ka|, qkb  
        //其它类型略; C<u<:4^H  
  case ("rm"): u/S{^2`b  
    media = new RM(); &>$+O>c ,  
    break;   3qNLosm#M  
  //其它类型略; y L|'K}  
} 9fQFsI  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 3sF^6<E  
player.Play(media); G Rq0nhJ  
} O[RivHCY  
w_hN2eYo&e  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 6<>T{2b:(p  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 IwJ4K+  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 y3{ F\K  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 x!R pRq9  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下:  SE;Yb'  
public interface IMediaFactory I?Fv!5p  
{ yG..B  
IMedia CreateMedia(); V_p[mSKJv  
} d]!`II  
5?M d  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: 'vc>uY  
public class MP3Factory:IMediaFactory io^ L[  
{ 75?z" i  
public IMedia CreateMedia() H\!p%Y  
{ m.EIMuj  
  return new MP3(); P<s 0f:".  
} zvAUF8'_  
} 6X`i*T$.  
//其它工厂略; 5zk^zn)  
H4{CiZ  
public class RMFactory:IMediaFactory 'En|-M5  
{ " s3eO  
public IMedia CreateMedia() C0v1x=(xiM  
{ (#?k|e"Y"`  
  return new RM(); ]sL)[o  
} K#_x.: <J  
} j$ h>CZZ  
//其它工厂略; GX-V|hLaGX  
oTLA&dy@  
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。 .m/$ku{/J  
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: `j)S7KN  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #ssSs]zl  
{ jS<(O o  
IMediaFactory factory = null; %f'mW2  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) E=eK(t(8  
{ noL&>G  
  //音频媒体 pN?geF~t|  
  case ("mp3"): ]~!?(d!J/  
    factory = new MP3Factory(); Al-;-t#Dc  
    break; PT/TQW  
  //视频媒体 '2X6 >6`w  
case ("rm"): s. ]<r5v7  
    factory = new RMFactory(); n4%ZR~9WH  
    break;   $vjl-1x&  
  //其他类型略; 4SDUTRo a  
} S;L=W9=wby  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); bpp{Z1/4  
player.Play(factory.CreateMedia()); _`-trE.  
} ckhU@C|=*  
Md[M}d8  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 jqv"8S5  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: CaE1h9  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) b;k3B7<  
{ R.'-jvO  
IMediaFactory factory = null; :plN<8  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 4Fs5@@>X  
{     RM|2PG1m  
  case ("mp3"): 2uZ4$_  
    factory = new MP3Factory(); R q |,@  
    break; fWk,k*Z 9  
    //其他类型略; ta+MH,  
  case ("rm"): :XFr"aSt  
    factory = new RMFactory(); !9p;%Ny`  
    break;   XV %DhR=  
  //其他类型略; |9'`;4W  
} kfj)`x  
IMedia media = factory.CreateMedia(); z}z 6Vg  
media.Play(); T0TgV  
} k3yA*Ec  
=9yh<'583  
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。 T j(MIFi|5  
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。 j0`)mR}  
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。 K6d2}!5  
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: ,$A'Y  
{a9( Qi  
<appSettings> <reALC  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ='G-wX&k  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 3LW_qX  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 0aM&+j\q}  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> pB5#Ho>S  
</appSettings> ATzFs]~K;  
)sZJH9[K  
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: ! %X#;{  
private void InitMediaType() :tf'Gw6v  
{ \@!"7._=  
cbbMediaType.Items.Clear(); hH(w O\s  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) Nbvs_>N   
{ |w].*c}Z  
    cbbMediaType.Item.Add(key); #T3dfVWv  
} KBOp}MEz  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; !*G%vOa  
} NXHe;G  
u8Ak2:   
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: aM7=>  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) s~'"&0Gz  
{ (J 1:J  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); GTuxMg`  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); nr]:Y3KyxX  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; VS jt|F)t  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, @s.civ!Yk  
factoryDllName).Unwrap(); {|{;:_.>  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 'zhv#&O  
media.Play(); 8yDe{  
} Rl{e<>O\^  
B&L-Lc2  
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。 cw"Ou%  
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: s3sPj2e{  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 / DG  t  
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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