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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) ?d#Lr*m  
,0FwBK  
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。 Kf&r21h  
一、传统过程化设计思想 -D;lS 6  
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: 1=ip ,D  
public class MediaPlayer KKV)DExv?  
{   !HvGlj@(|  
private void PlayMp3() 0|GpZuGO9  
{ E2-ojL[6  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); GU5W|bS  
} IF& PGo  
_>;&-e  
private void PlayWav() \!m!ibr  
{ DqRLx85d1  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); l~4_s/  
} rXlx?GV  
AmgWj/>  
public void Play(string audioType) S\}?zlV  
{   m\1VF\  
  switch (audioType.ToLower()) Q;=6ag'  
  { 4Fh&V{`W  
    case ("mp3"): dEL3?-;'  
    PlayMp3(); NYGmLbq  
    break; C0P*D,  
    case ("wav"): ^zKt{a  
    PlayWav(); #"|"cYi,  
    break;       zUNH8=U  
  }   4,gol?a  
} e21E_exM0  
} ;HR 6X  
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。 te4F"SEf  
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。 r[6#G2  
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! <>SR4  
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。 xq#U 4E  
二、面向对象设计思想 ULV)0SB  
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! G`9cd\^  
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: \I'f3  
public class MP3 +SAk:3.#CV  
{ ~*jsB=XM/  
public void Play() @gH(/pFX  
{ @X3 gBGY)  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 2f`WDL  
} @][ a8:Y9I  
} "xL;(Fqu  
f37ji  
public class WAV BhOXXa{B  
{ @^'G&%j  
public void Play() &G0l&8pa  
{ VfQMFb',o  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); hTlnw[I  
} _)OA$  
}  )GB3=@  
){+.8KI  
Public class MediaPlayer zJz82jMm  
{  i<B:  
  switch (audioType.ToLower()) 6F@zCv"w  
  { YtV |e|aD  
    case ("mp3"): fG X1y  
        MP3 m = new MP3(); \Oi5=,  
    m.Play(); 1M7\:te*  
    break; e} sc]MTM  
    case ("wav"): ox!|)^`$_  
    WAV w = new WAV(); sKe9at^E]>  
w.Play(); %'RI 3gy  
    break;       HiQoRk  
  } "Czz,;0  
}   'LJ %.DJ  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 MV Hz$hyB  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) +A]&AkTw  
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。 R59e&   
public class AudioMedia } l:mN  
{ ,:0Q1~8  
public void Play() u5u0*c  
{ mXxZM;P[  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 7xLo 4  
} kA7~Yu5|  
} `ENlV9  
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)。 ?&whE!  
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: DBu)xr}7A  
public abstract class AudioMedia EpFIKV!  
{ GVjv** U  
public abstract void Play(); D=i0e8D!+  
} d[s;a.  
1?/5A|?V4+  
public class MP3:AudioMedia 30sC4}   
{ fK)ZJ_?w,@  
public override void Play() y8<lp+  
{ c,6<7  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); G=r(SJq  
} Gk{ "O%AE  
} 4 +da  
]7#^])>  
public class WAV:AudioMedia LV}UBao5n  
{ OhSt6&+  
public override void Play() BxSk%$J  
{ xm<5S;E5U4  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); "-0pz\a  
} vR6^n~  
} ef;& Y>/  
]ro1{wm!WU  
public class MediaPlayer *eJhd w*  
{   oyKt({  
  //根据需要完成任务的单向分派 a z:~{ f*-  
public void Play(AudioMedia media) %4|n-`:  
{   _'?8s6 H  
  media.Play(); RT.wTJS;  
} WU+Jo@]y  
} "}]GQt< F  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 EWu iaw.  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 _0DXQS\  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: beN>5coP%A  
public abstract class VideoMedia "6`)vgI~  
{ oW yN:Qh  
public abstract void Play(); b6LC$"t0  
} E]HND.`*>  
D+*uKldS;  
public class RM:VideoMedia gTmUK{y'  
{ e5WdK  
public override void Play() >6.[i@RmWU  
{ Lyf? V(S  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); !T#8N7J>  
} `&|l;zsS  
} 'gk81@|  
D]G'R5H  
public class MPEG:VideoMedia S5*~r@8h  
{ Z3X&<Y5  
public override void Play() /JK-}E  
{ /VhE<}OtH  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 6]@|7|N>X  
} fwnYzd3  
} dCoi>PO  
|mQtjo  
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。 )"pxry4v7J  
  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: ery?G-  
ZZ]OR;8  
public interface IMedia @MlU!oR&  
{ j &0fC!k  
void Play(); y:hCBgc;`c  
} |`q)/ 08b  
% L %1g  
public abstract class AudioMedia:IMedia iS:PRa1  
{ rr07\;  
public abstract void Play(); FkJ>]k  
} !Z+*",]_  
5ykk11!p$  
public abstract class VideoMedia:IMedia TY54e T  
{ )L(d$N=Bd  
public abstract void Play(); vs'L1$L'c  
} SSL%$:l@  
,/w852|ub  
这样再更改MediaPlayer类的代码: +>i<sk  
public class MediaPlayer [)J49  
{   Q#J>vwi=  
public void Play(IMedia media) >F\rBc&  
{   XTi0,e]5{u  
  media.Play(); $3]E8t  
} "zeJ4f  
} {-v\&w  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 >jrz;r  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 Vhbj.eX.)  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 x^='pEt{  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) [:R P9r}  
{ q~g&hR}K  
IMedia media = null; [! dnm1   
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) +SuUI-.  
{ ku[=QsMv  
  case ("mp3"): x3I%)@-Z  
    media = new MP3(); c~pUhx1(  
    break; o trTrh  
        //其它类型略; gGiV1jN _  
  case ("rm"): #*>7X>,J  
    media = new RM(); @k:f}-t  
    break;   wzQdKlV  
  //其它类型略; j$mt*z L  
} .X<"pd*@e  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 1n"+~N^\  
player.Play(media); .2{C29g  
} V=l Q}sBY  
;qVEI/  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 (;Q <@PZg  
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。  CK!pH{n+  
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。 6ImV5^l  
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。 &h4Z|h[01  
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: $ Op/5j  
public interface IMediaFactory {^$"/hj  
{ VQ,\O  
IMedia CreateMedia(); WEV{C(u<k!  
} K}5 $;W#  
A]SB c2   
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: !7Nz W7j  
public class MP3Factory:IMediaFactory xBI"{nGoN  
{ E~Up\f  
public IMedia CreateMedia() aIt 0;D  
{ "za*$DU  
  return new MP3(); k0 e|8g X  
} #Mem2cz  
} 1:{O RX[;  
//其它工厂略; jXDzjt94J  
zk 'e6  
public class RMFactory:IMediaFactory 7dg 5HH  
{ nxh/&%  
public IMedia CreateMedia() G`9F.T_Z^)  
{ %`T^qh_dE  
  return new RM(); h&)vdCCk  
} :jKXKY+T  
} z`r4edk3  
//其它工厂略; *}iT6OJ  
%C E@}  
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。 o2e h)rtB  
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: Ko]h r  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) tv=FFfQ  
{ E?q'|f  
IMediaFactory factory = null; 1'U%7#;E  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) -ZoOX"N}  
{ ;k41+O:f@  
  //音频媒体 _]r)6RT  
  case ("mp3"): wgR@M[]o;  
    factory = new MP3Factory(); bd 1J#V]  
    break; L pi _uK  
  //视频媒体 TcKKI  
case ("rm"): 7E6?)bgh  
    factory = new RMFactory(); 2,e|,N"zN  
    break;   |xgCV@  
  //其他类型略; 8H`l"  
} qyBK\WqaP  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); )J6b:W  
player.Play(factory.CreateMedia()); fi4/@tV?$L  
} % /4_|@<'  
J%[N-  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 T#^6u)  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: "KT nX#<0  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {FmFu$z+[  
{ u/:Sf*;?  
IMediaFactory factory = null; 53&xTcv}x  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) \utH*;J|x  
{     dv9Pb5i  
  case ("mp3"): rnBeL _8C  
    factory = new MP3Factory(); ZE(RvPW  
    break; Sl<-)a:  
    //其他类型略; NCM{OAjS5U  
  case ("rm"): !zJ67-G  
    factory = new RMFactory(); ];}|h|q/{}  
    break;   /sC[5G%  
  //其他类型略; S+xGHi)  
} vAhO!5]>\  
IMedia media = factory.CreateMedia(); +#db_k  
media.Play(); L2O57rT2  
} 4aGpKvW  
awW\$Q  
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。 `M<G8ob  
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。 yhn $4;m  
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。 .p0n\ $r  
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: d\Z4?@T<5  
lR K ?%~  
<appSettings> sF3 l##Wv  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> PWD]qtr  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> :8L61d2(  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> gV44PI6h  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 9*Twx&  
</appSettings> m1; <T@  
k 5r*?Os  
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: v;qL? _:=c  
private void InitMediaType() vHe.+XY  
{ F"#*8P  
cbbMediaType.Items.Clear(); O xaua  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 4wD^?S!p  
{ z}N^`_ *  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ~4` ec   
} 2}Plr{s9  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; C)^\?DH  
} vCo}-b-j  
W",jZ"7  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: >Ez}r(QQ^  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) daJ-H  
{ `l0icfy  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ZS>/ 5  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); +hhbp'%  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; I%*Z j,>  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Z:gsguX  
factoryDllName).Unwrap(); AG%es0D[H  
IMedia media = factory.CreateMedia(); {cHTg04  
media.Play(); K{h]./%  
} Cu<ojN- $  
.z7f_KX^  
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。 pnb$lpxt  
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: FsZEB/c  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 sh3}0u+  
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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