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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) C 5)G^  
IsnC_"f  
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。 vW YN?"d  
一、传统过程化设计思想 dHd{9ftyF  
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: bzB9u&  
public class MediaPlayer ?XW+&!ar  
{   +| Cvv]Tx1  
private void PlayMp3() /5zzzaj {  
{ h*d&2>"0m?  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); WS2TOAya)  
} $+V{2k4X,  
vmW4a3  
private void PlayWav() %~$4[,=  
{ Ml0d^l}'  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); [wIyW/+  
} #YhKAG@|  
_mFb+8C  
public void Play(string audioType) D~8f6Ko"m  
{   7|"11^q  
  switch (audioType.ToLower()) G}] ZZ  
  { w;{k\=W3Ff  
    case ("mp3"): v)rN] b]  
    PlayMp3(); 7r*>?]y+  
    break; Lf7iOW9U3  
    case ("wav"): A5 8i}G9  
    PlayWav(); b!_l(2  
    break;       gy~M]u{  
  }   m,]Tl;f  
} F'|,(P  
} 7.akp  
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。 YHCXVu<.b  
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。 e#&[4tQF  
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! $?I ^Dk  
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;5aM%a`  
二、面向对象设计思想 LOe!qt\&  
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! bNIT 1'v  
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: xI_WkoI  
public class MP3 213D{#2  
{ AB+Zc ]  
public void Play() Cg)#B+  
{ s7T=/SC54  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _czLKbcF  
} 2c9@n9Vx3a  
} O(WFjmHx  
xAz gQ  
public class WAV ; Sh|6  
{ ChGwG.-%L  
public void Play() zM[WbB+"m  
{ v-OGY[|97  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Tz%l 9aC  
} KLA nW#  
} +$8hTi,  
`qs'={YtU  
Public class MediaPlayer ?55('+{l  
{ ^JY R^X>_  
  switch (audioType.ToLower()) TSE(Kt  
  { B(b[Dbb  
    case ("mp3"): V<ODt%  
        MP3 m = new MP3(); 4+l7v?:Pr  
    m.Play(); =U|J{^ >I  
    break; vR+(7^Yy  
    case ("wav"): ho^1T3  
    WAV w = new WAV(); {"4t`dM  
w.Play(); mb\vHu*53  
    break;       q@Q|oB0W$)  
  } MV=.(Zs  
}   ^_2Ki   
  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。 Mzxz-cE  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) x1A^QIuxO  
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。 =X+DC&]%!  
public class AudioMedia hRc\&+#/  
{ S7N54X2JwL  
public void Play() 1F[; )@  
{ jzzVZ%t  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); !j7b7<wR  
} G)b]uX  
} Eb{TKz?  
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)。 7g(rJGjtg  
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: G-,PsXSwe  
public abstract class AudioMedia t7)Y@gRy  
{ ?]5wX2G^|J  
public abstract void Play(); lzuPE,h  
} ?\^u},HnE|  
?8vjHEE  
public class MP3:AudioMedia }8x[  
{ I0OsaX'  
public override void Play() XUMCz7&j  
{ QRt(?96  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); XV+BSW7}  
} >E)UmO{S  
} _$Z46wHmB  
TR ]lP<m  
public class WAV:AudioMedia 5!y3=.j  
{ })&0e:6  
public override void Play() ijoR(R^r  
{ U*1~Zf  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); (y(V,kXwa8  
} 0} P&G^%"  
} C'zMOR6c  
N#ex2c  
public class MediaPlayer BB>7%~3f  
{   wBeOMA  
  //根据需要完成任务的单向分派 9rA3qj%  
public void Play(AudioMedia media) q$EVd9aN  
{   C,fIwqOr3  
  media.Play(); F}.Af=<Q  
} " I_T  
} -,XS2[  
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)。 uy`U1>  
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。 pCpj#+|_)  
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<x_Lo  
public abstract class VideoMedia u# %7>=  
{ )Hev -C"  
public abstract void Play(); hXM C!~Th  
} iB]kn(2C  
b*p,s9k7  
public class RM:VideoMedia ;gW~+hW^  
{ %t<Y6*g  
public override void Play() .X:{s,@  
{ tQ|b?3  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); KP:O]520  
} MfYe @ ;m  
} `5q`ibyPI  
B]]M?pS  
public class MPEG:VideoMedia Dvx"4EA{7{  
{ =8tdu B  
public override void Play() 0udE\/4!^  
{ yM#W,@  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 4|Y0 $(6o  
} lgnF\)  
}  *riGi  
7:1Hgj(  
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。 )hQ`l d7B  
  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: +vYm:  
?]P&3UU>0z  
public interface IMedia h\.UUC&<  
{ A:p0p^*  
void Play(); 5[Q44$a{  
} ]k,fEn(  
I7[+:?2  
public abstract class AudioMedia:IMedia (tVY /(~#  
{ ("{AY?{{  
public abstract void Play(); - iJ[9O  
} y XS/3_A{  
8fDnDA.e  
public abstract class VideoMedia:IMedia bk>M4l61  
{ L8ZCGW\Rr  
public abstract void Play(); . t~I[J\<  
} KUly"B  
_$, .NK,6  
这样再更改MediaPlayer类的代码: bBDgyFSI <  
public class MediaPlayer H5qa7JMZ  
{   \(;5YCCE  
public void Play(IMedia media) 1"!<e$&$X  
{   o >W}1_  
  media.Play(); x^C,xP[#Y;  
} ]jy6C'Mp  
} #s]]\  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 4uTYuaCNs  
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。 Yq2 mVo  
  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。 <89 js87  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 1nvs51?H  
{ yyiZV\ /  
IMedia media = null; p R~PB  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Xbap' /t  
{ l+T\DZ  
  case ("mp3"): k:d'aP3  
    media = new MP3(); S:oZ&   
    break; GLk7# Y  
        //其它类型略; 0<o#;ZQ]  
  case ("rm"): y`\/eX  
    media = new RM(); n#x{~oQc  
    break;   AWf zMJ;VS  
  //其它类型略; ~(yh0V  
} F1/f:<}  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); qdcCX:Z<  
player.Play(media); r3iNfY b  
} .11iulQ  
&#d;dcLe  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 3K54:  
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。 6o{anHBB  
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。 IG#=}q  
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。 ;((gmg7,  
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: ;jnnCXp>  
public interface IMediaFactory h`5au<h<  
{ Kj'm<]u  
IMedia CreateMedia(); a+J :1'  
} * y`^Fc  
ty7a&>G  
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: Q}]Q0'X8  
public class MP3Factory:IMediaFactory Q&n|tQ*4  
{ fV;&Ag*ZiV  
public IMedia CreateMedia() aY"qEH7]  
{ /'ybl^Km  
  return new MP3(); g]d@X_ &D  
} 4jar5Mz  
} ;r`[6[AG  
//其它工厂略; ( XE`,#  
SHh g&~B  
public class RMFactory:IMediaFactory na/t=<{  
{ XrBLw}lD`N  
public IMedia CreateMedia() FJ#V"|}  
{ CZ1 tqAk-  
  return new RM(); @.MM-  
} lOZ.{0{f,  
} Tm` QZh3  
//其它工厂略; abI[J]T9G  
>~XX'}  
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。 Lmj?V1% 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: v< ;, x  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) />+JK5  
{ Z., Pl  
IMediaFactory factory = null; `ORDN|s6  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Y B)1dzU  
{ I ][8[UZ  
  //音频媒体 [0_Kz"|  
  case ("mp3"): f~"3#MaV  
    factory = new MP3Factory(); A$|> Jt  
    break; 1!=$3]l0Lj  
  //视频媒体 AKL~F|t  
case ("rm"): 8/=[mYn`-  
    factory = new RMFactory(); ^3*gf}  
    break;   b6g,mzqu  
  //其他类型略; U6_1L,W  
} !%5{jO1  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ~\XB'  
player.Play(factory.CreateMedia()); QmgwIz_  
} l65'EO|  
3)GXu>) t  
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。 36lIV,YnU  
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: :B"'49Q`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) `DJIY_{-2  
{ hWDgMmo7  
IMediaFactory factory = null; MRmz/ZmRM  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) a9D 5qj  
{     1eT|  
  case ("mp3"): :G}tvFcOAF  
    factory = new MP3Factory(); S%Ja:0=}?  
    break; 5X~ko>  
    //其他类型略; '}XW  
  case ("rm"): z<@$$Z=0UF  
    factory = new RMFactory(); uw]e$,x?  
    break;   u,oxUySeG  
  //其他类型略; 21cIWvy  
} q2,@>#  
IMedia media = factory.CreateMedia(); w*bVBuX s  
media.Play(); zBc7bbK  
} E$Ge# M@dM  
/=Xen mmS  
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。 ~=#jO0dE|  
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。 gqe z-  
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。 ]qpcA6%a|  
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: s/A]&! `  
Fs&m'g  
<appSettings> UayRT#}]  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> t`DUY3>36  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" />  H) (K  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> N ~ LR  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> _I'O4s1S  
</appSettings> |,yS>kjp  
i%\nJs*  
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: _q8s 7H  
private void InitMediaType() /M'b137  
{ 0@xuxm/i  
cbbMediaType.Items.Clear(); t_j.@|/FZ  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 8#oF7eE  
{ gW*ee  
    cbbMediaType.Item.Add(key); W<9G wMU  
} G\P*zz Sq  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; xds"n5  
} WG^D$L:  
ViVYyA  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: WMI/Y 9N  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 3a#!^ G!~  
{ ^_<pc|1  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); _Juhl^LM;  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ? th+~dE  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; tB1Qr**  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ob*2V! "  
factoryDllName).Unwrap(); f[ER`!  
IMedia media = factory.CreateMedia(); $~ `(!pa:  
media.Play(); m7!l3W2  
} [hFyu|I !  
#b8/gRfS  
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。 %Z}dY~:  
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: xt`znNN  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 zZE?G:isR  
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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