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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) s0m k<>z  
wGgeK,*_  
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。 4ufT-&m};s  
一、传统过程化设计思想 KEjMxOv1  
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: {]]#q0|  
public class MediaPlayer tQE<'94A  
{   "2ZuI; w  
private void PlayMp3() L| ]fc9W:  
{ 2"EaF^?\  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); zmFS]IOv$  
} !@>q^_Gez  
nCDG PzJ  
private void PlayWav() D<'G\#n3I=  
{ C6A!JegU  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Ze?n Q-  
} ?{%"v\w  
'HJ<"<  
public void Play(string audioType) 0IyT(1hS  
{   M44$E4a20  
  switch (audioType.ToLower()) "u)Le6.  
  { }b^x#HC  
    case ("mp3"): C8%MKNPd  
    PlayMp3(); VNwOD-b/]  
    break; P6A##z  
    case ("wav"): hcoZ5!LvT  
    PlayWav(); ?Kg_bvoR  
    break;       SN]Na<P  
  }   LtGjHB\+  
} R-tZC9 @  
} y1B' _s  
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。 S@Aw1i p  
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。 Z|xgZG{  
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! kAs=5_?I  
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。 "gt1pf~y  
二、面向对象设计思想 <vt}+uMzXv  
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! xy4P_  
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: 0xH&^Ia1B  
public class MP3 Y8c,+D,Ww  
{ [8&+4 <  
public void Play() K%UjPzPWw  
{ XB]>Z)  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); o|w w>m  
} Q]<6voyy  
} @U:PXCvh  
HGF&'@dn  
public class WAV 3|%058bF  
{ vj|#M/3>  
public void Play() P1R[M|Fx  
{ yp)D"w4@  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); h)^|VM   
} v6ei47-  
} n. vrq-  
:3{n(~  
Public class MediaPlayer F`1J&S;C  
{ 39L_O RMH  
  switch (audioType.ToLower()) o5:md :\  
  { In8{7&iVO  
    case ("mp3"): 9CAu0N5<  
        MP3 m = new MP3(); 7rG+)kHG  
    m.Play(); Jp= )L  
    break; Y$9x !kV  
    case ("wav"): "\u<\CL  
    WAV w = new WAV(); Y@7n>U  
w.Play(); q2s=>J';  
    break;       YF>1 5{H  
  } ^$]iUb{\  
}   #Jt1AV  
  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。 u> =\.d <  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) KwgFh#e  
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。 ([#'G+MC&  
public class AudioMedia ={51fr/C%  
{ 7=s0Pm  
public void Play() yCuLo`  
{ @d:GtAW  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); !?lvmq  
} J:OP*/@='  
} 0sH~H[ap  
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)。 Wiw~oXo  
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: >!%+9@a}  
public abstract class AudioMedia 6n~)R  
{ WVz2 bzj  
public abstract void Play(); Tp.:2[  
} _# cM vl k  
KD]`pqN9  
public class MP3:AudioMedia nm_4E8&X  
{ ^=8/Iw  
public override void Play() 0O>M/ *W  
{ QEMT'Cs  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); n5)ml)m  
} Ti7 @{7>  
} PPh<9$1\g  
!tb!%8{~  
public class WAV:AudioMedia |oSqy  
{ gyegdky3  
public override void Play() Y!+H9R  
{  S9^S W3  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 3Pp+>{2_?  
} Wf-XH|j[  
} \.>7w 1p  
4iZg2"[D  
public class MediaPlayer [WV&Y,E  
{   7U-}Y  
  //根据需要完成任务的单向分派 X&i;WI  
public void Play(AudioMedia media) PjXiYc&  
{   OUFy=5(%:  
  media.Play(); G6l C[eK  
} Xk1uCVUe5  
} R0mkEM  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 *.KVrS<B1  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 eI-SWwmv/u  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: #f%fY%5q  
public abstract class VideoMedia mwsdl^c  
{ apt$e$g  
public abstract void Play(); :X:s'I4J D  
} K;w2qc.+  
T8%!l40v  
public class RM:VideoMedia EhW"s%Q  
{ Lf%=vd  
public override void Play() !\'H{,G  
{ :{VXDT"  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); mU"Am0Bdjq  
} Y[_|sIy*  
} 'X6Z:dZY  
_1mpsY<k  
public class MPEG:VideoMedia X|G[Ma?   
{ 2-jXj9kp`  
public override void Play() oE6`]^^  
{ 7WY~v2SDF  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 1Kr$JIcd  
} +-9-%O.(;  
} D u T6Od/f  
sv!v`zh  
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。 ?k($Tc&Q  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: =F}qT|K  
o!U(=:*b  
public interface IMedia UFu0{rY_  
{ u&[L!w  
void Play(); 9 W|'~r  
} FP}I+Ys  
cP\z*\dS  
public abstract class AudioMedia:IMedia ^,F G 9  
{ hc3tzB  
public abstract void Play(); <&2<>*/.y  
} w w[|| =  
*|y$z+g/  
public abstract class VideoMedia:IMedia WRwx[[e6z  
{ Hc[@c)DH  
public abstract void Play(); yla- X|>  
} t_*x.{x-  
`& h-+  
这样再更改MediaPlayer类的代码: e+F $fQt>  
public class MediaPlayer [\Nmm4  
{   .tppCy  
public void Play(IMedia media) _}ii1fLv  
{   H9i7y,[*  
  media.Play(); Km!ACA&s6  
} iSR"$H{  
} BFhEDkk  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 "A&A?%  
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。 \13Q>iAu  
  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。 *3!r &iY  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) w!v^6[!  
{ NZa 7[}H  
IMedia media = null; %{pjC7j#  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 68(^*  
{ cruBJZr*  
  case ("mp3"): =:zPT;K  
    media = new MP3(); x X[WX#'f  
    break; XjP &  
        //其它类型略; /#SfgcDt  
  case ("rm"): mpCu,l+lo  
    media = new RM(); ]7>#YKH.  
    break;   []aw;\7}Y  
  //其它类型略; %<+uJ'pj  
} 3$q#^UvD  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); GDe,n  
player.Play(media); 4b((,u$  
} @"A 5yD5  
D&I/Tbc  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 /$]S'[5uF  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 4o;;'P   
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 <DPRQhNW]  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 jkta]#O  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: 6<>1,wbq  
public interface IMediaFactory B!;:,(S~  
{ r_T"b  
IMedia CreateMedia(); r@]`#PL  
} HRrR"b9:  
l4.ql1BX@y  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: TBQ68o  
public class MP3Factory:IMediaFactory D`!BjhlW  
{ q_`j-!  
public IMedia CreateMedia() doe3V-if  
{ `OgT"FdL!  
  return new MP3(); <#57q%  
} T3<1{"&  
} CGlEc  
//其它工厂略;  s!  
&A.0(s  
public class RMFactory:IMediaFactory wB' !@>db  
{ wIR"!C>LE  
public IMedia CreateMedia() reArXmU<u  
{ Y?7GFkIP$  
  return new RM(); ~av#r=x  
} jO5R~O`  
} l0URJRK{*  
//其它工厂略; 4)k-gKS*  
rNo/H<J%+j  
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。 hGw}o,g  
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: .9=4Af  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) MUv#8{+F'/  
{ ~x/ka43  
IMediaFactory factory = null; y!}XlllV  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ef&8L  
{ iR./9}Ze  
  //音频媒体 =T6 ~89  
  case ("mp3"): ^b`-zFL7  
    factory = new MP3Factory(); 8> $=p4bf  
    break; (n: A` ]  
  //视频媒体 XNfl  
case ("rm"): lF.kAEC  
    factory = new RMFactory(); 9ZU^([@D  
    break;   f=Pn,.>tIz  
  //其他类型略; _deEs5i  
} X$1YvYsID  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); J?X{NARt  
player.Play(factory.CreateMedia()); fe`_0lxj  
} _[rQt8zn  
M  |h B[  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 j$XaO%y)  
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: v=hn# U  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) xyM|q9Gf@  
{ &0y` Gt  
IMediaFactory factory = null; &Wb"/Hn2  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) "u^vBd[}  
{     .U@u |  
  case ("mp3"): DCZG'eb  
    factory = new MP3Factory(); Y/I)ECm  
    break; );JWrkpz  
    //其他类型略; kSc~gJrne  
  case ("rm"): x3`JC&hF,q  
    factory = new RMFactory(); WjK[% ;Z!  
    break;   ok:L]8UN 3  
  //其他类型略; |39,n~"o&  
} LL (TD&  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 8q{|nH  
media.Play(); i/'bpGrQ(  
} DUl+Jqn4B  
[wm0a4fg  
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。 ik/ X!YTu*  
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。 NziCN*6  
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。 3imsIBr  
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: }0]uA|lH*  
[)jNy_4  
<appSettings> SJh~4R\  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> Hd\oV^ >  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> qwJp&6  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> w|S b`eR  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 3<M yb  
</appSettings> (7b9irL&cn  
G'}N?8s1  
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: dL'oKh,  
private void InitMediaType() |?{V-L  
{ +y'2 h%>h[  
cbbMediaType.Items.Clear(); .*9u_2<  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ,"gPd!HD (  
{ u=W[ S)w  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Dqc GzTz  
} D]*|Zmr+}  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; )$i,e`T   
} +"BJjxG  
[ei~Xkzkj  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: %s+'"E"E  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) uI?Z_  
{ sU*?H`U3d  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); /t7f5mA  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); .AO-S)wHR  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ,K\7y2/  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, BgT ^  
factoryDllName).Unwrap(); ;UpJ_y)n8\  
IMedia media = factory.CreateMedia(); GwP!:p|  
media.Play(); '/03m\7  
} %!nN<%  
d|Wqx7t]P  
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。 zz(|V  
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: RnRUJNlaG  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ak| VnNa]  
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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