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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) A0xC,V~z  
[!"XcFY:a  
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。 QH@>icAb  
一、传统过程化设计思想 .px:e)iW  
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: onte&Ed\  
public class MediaPlayer )`HA::  
{   Vhg1/EgUr  
private void PlayMp3() mBk5+KyT  
{ ijUzC>O+q  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); :&VcB$  
} z4 M1D9iPY  
ftZj}|R!  
private void PlayWav() w'ybbv{c  
{ =AOWeLk*G  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Xl%0/ o  
} IFuZ]CBz  
H:S,\D?%2x  
public void Play(string audioType) <@, $hso7:  
{   HGDV O Jq  
  switch (audioType.ToLower()) >SCGK_Cr2  
  { +=P@HfVfiq  
    case ("mp3"): 1n%8j*bJq  
    PlayMp3(); 3qM Nl>>  
    break; 4]XI"-M^D  
    case ("wav"): "x*-PFT  
    PlayWav(); ,&]MOe4@>  
    break;       '2^ Yw  
  }   w+AuMc  
} dpzw.Z  
} ;IZ?19Q  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 g]$ 4~"|.  
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。 < {ru|-9  
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! K5"sj|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。 3|kgTB-  
二、面向对象设计思想 'BqZOZw  
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! p1O6+hRio  
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: V@ :20m  
public class MP3 +=3CL2{An  
{ 9 $l>\.6  
public void Play() ``QHG&$ /  
{ 83iCL;GS=  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); cFZCf8:zB  
} %3=J*wj>D  
} ,x_Z JL  
K"{HseN{  
public class WAV }e{qW  
{ kE)!<1yy2  
public void Play() 3y`F<&sA  
{ Un@\kAY  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); "{BqtU*.  
} xJ(:m<z  
} aXR%;]<Dw  
t[C1z  
Public class MediaPlayer d'HOpJE  
{ |. C1|J'Z  
  switch (audioType.ToLower()) %|"Qi]c d  
  { "Pc$\zJm;  
    case ("mp3"): [ygF0-3ND  
        MP3 m = new MP3(); LAs7>hM  
    m.Play(); E5G{B'%j  
    break; VWf %v  
    case ("wav"): /iM$Tb5  
    WAV w = new WAV(); 79 Bg]~}Z  
w.Play(); ?y7w}W  
    break;       Of7 +/UV  
  } e<\<,)9@/  
}   \8b6\qF/\  
  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。 x8N|($1  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) J !#Zi#8sF  
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&NPp>  
public class AudioMedia F9Z @x)  
{ }GZbo kWg.  
public void Play() y{=NP  
{ d#_m.j  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); Vb4;-?s_  
} f}fsoDoQ=  
} ;!u;!F!i  
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)。 Kn}ub+ "J  
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: M'5 'O;kn  
public abstract class AudioMedia Nw<P bklz  
{ SN">gmY+  
public abstract void Play(); vA&Vu"}S  
} ;5S}~+j  
\C|cp|A*&  
public class MP3:AudioMedia lpC @I^:  
{ &=q! Wdw~  
public override void Play() 9`Q@'( m  
{ IB$7`7  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); jj&s} _75  
} tJZc/]%`H  
} SS3-+<z  
fC<m^%*zgA  
public class WAV:AudioMedia z@h~Vb&I  
{ s3QEi^~  
public override void Play() igkz2SI  
{ M7dU@Ag  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); i@$*Csj\9*  
} _" N\b%CkO  
} !`wW_W  
Faac]5u:*  
public class MediaPlayer "QY1.:o<(  
{   9]yW_]P  
  //根据需要完成任务的单向分派 [_!O<z_sB  
public void Play(AudioMedia media) E`D%PEps+  
{   b`~wG e  
  media.Play(); \V%_hl  
} 's%q  
} CEtR[Cu  
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)。 0D [@u3W  
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。 By((,QpB  
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: q-AN[_@  
public abstract class VideoMedia $k0H9_  
{ c@du2ICUc  
public abstract void Play(); zVaCXNcbo  
} 2@i;_3sv  
cyF4iG'M,y  
public class RM:VideoMedia 3Sh+u>w  
{ _<Dt z  
public override void Play() (JZ".En#X  
{ l5O=VqCj  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); R}{GwbF_\  
} 5cTY;@@  
} J=}F2C   
K{DAOQ.z  
public class MPEG:VideoMedia Y;Y 1+jt  
{ TSto9 $}*  
public override void Play() .[j%sGdKl  
{ v'9m7$  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); AK/:I>M  
} |nxdB&1n  
} 5 2Hqu>  
v\A.Tyy  
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。 R@`rT*lJ  
  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: j\2[H^   
HeIS;gfUY  
public interface IMedia G$=-,6kZO  
{ 2p< Aj!  
void Play(); nX[;^v/  
} ZK dh%8C  
N}Q FGX  
public abstract class AudioMedia:IMedia [)|+F wJ  
{ KH<v@IJ\  
public abstract void Play(); dOXD{c  
} x ^vt; $  
<r\I"z$  
public abstract class VideoMedia:IMedia ?q$P>guH6-  
{ '2v f|CX  
public abstract void Play(); ExrY>*v  
} 6 =>G#  
! D1zXXq  
这样再更改MediaPlayer类的代码: S+T|a:]\7  
public class MediaPlayer X"/~4\tJ"  
{   q=0 pQ1>  
public void Play(IMedia media) %z)EO9vtr  
{   uqZ3Hyb  
  media.Play(); ^gg!Me  
} E(Gr0#8  
} 3|eUy_d3  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 9g@NcJ]  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 -Ktwo_ V*  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 0m=(W^c  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) dY'Y5Th~  
{ JvJ;bFXD  
IMedia media = null; Q[_Ni15  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) e\N0@   
{ w}k B6o]  
  case ("mp3"): ?r3e*qJGn  
    media = new MP3(); z8iENECwj  
    break; 14l; *  
        //其它类型略; yT:!%\F9  
  case ("rm"): K51fC4'{  
    media = new RM(); RVF F6N^  
    break;   &?T${*~  
  //其它类型略; /hci\-8N~  
} ?5~!i9pY  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); JDhwN<0R  
player.Play(media); 9d\N[[Vu]R  
} S0xIvzS  
'Y)/~\FI  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 [.3sE  
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。 +x]e-P%  
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。 - L`7+  
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。 k3yxx]Rk/  
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: ^ f{qJ[,  
public interface IMediaFactory Q8Te'1Ln!  
{ l1RlYl5  
IMedia CreateMedia(); i+ic23$4M  
} r@|ZlM@O  
b]#~39Iph  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: `A{'s %$?!  
public class MP3Factory:IMediaFactory i./Y w  
{ e "_"vbk  
public IMedia CreateMedia() 9 z*(8d  
{ zJ_My&~  
  return new MP3(); ]h8/M7k  
} L>:FGNf^H  
} jt%WPkY:  
//其它工厂略; "1%*'B^}bw  
cYD1~JX.  
public class RMFactory:IMediaFactory n/-N;'2J  
{ {6tx,;r(F  
public IMedia CreateMedia() W-XN4:,qI  
{ 8A_TIyh?  
  return new RM(); llqDT-cp  
} V"g~q?@F  
} R `Q?J[e  
//其它工厂略; k4mTZ}6E  
_z%\'(l+  
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。 h7RD `k:mF  
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: P^;WB*V  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Z@nmjji  
{ n}5x-SxS0  
IMediaFactory factory = null; _w%s(dzk  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) I,9~*^$  
{ @`2ozi~lO  
  //音频媒体 ] - h|]  
  case ("mp3"): c}\ d5R_L  
    factory = new MP3Factory(); 0gi}"v  
    break; F]SIT\kBm  
  //视频媒体 4^BLSK~(  
case ("rm"): %Fm`Y .l  
    factory = new RMFactory(); QvNi8TB  
    break;   1Kc{#+a^  
  //其他类型略; Xr)g  
} +}Auk|>Dc  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); '%$-]~   
player.Play(factory.CreateMedia()); T/ Ez*iQW  
} : n`0)g[(  
b@F_7P%  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。  l58l  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: [$H( CH`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) M'vXyb%$1  
{ LA>dkPB  
IMediaFactory factory = null; r 3?5'S`  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ; ?j~8  
{     qG*_w RF  
  case ("mp3"): fl!1AKSn@N  
    factory = new MP3Factory(); :.C)7( 8S  
    break; YFAnlqC  
    //其他类型略; 0= gF6U  
  case ("rm"): $q.p$JQ:  
    factory = new RMFactory(); Q.uR<C6)v  
    break;   #Z#_!o  
  //其他类型略; ?({PcF/  
} eb(m8vLR  
IMedia media = factory.CreateMedia(); d`<#}-nh  
media.Play(); C`z;,!58%  
} P@-R5GK  
Mof)2Hbd:  
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。 <w%DyRFw3  
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。 YU*46 hA1B  
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。 r)(i{:@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: 5Bzuj`  
.v$ue`  
<appSettings> IcO9V<Q|  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> &0FpP&Z(  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> h^Arb=I  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Sk!v,gx  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ]Oig ..LJ  
</appSettings> zww?  
R^F7a0"  
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: ?Of{c,2 .  
private void InitMediaType()  |UABar b  
{ av7q>NEZ!1  
cbbMediaType.Items.Clear(); ~4}*Dhsh  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 5J?bE?X  
{ GR_p1 C\  
    cbbMediaType.Item.Add(key); e=YO.HT  
} gE-lM/w  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; OME!W w  
} #a/n5c&6/  
G >I.  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: dawVE O  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 5Q2TT $P  
{ z2"2tFK  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); W8\PCXnsfl  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); n">?LN-DC  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; bEEJVF0  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Z 5{*? 2  
factoryDllName).Unwrap(); l;.[W|  
IMedia media = factory.CreateMedia(); $@lq}FQ%  
media.Play(); ~Q3WBOjn  
} }6yxt9  
Q';\tGy  
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。 5EVB27k  
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: }39M_4a&  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 (e>RNn\  
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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