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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) !LI6_Oq  
e}dGK=`  
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。 M[  {O%!  
一、传统过程化设计思想 P5Lb)9_Jw  
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: 1lo. X_  
public class MediaPlayer riR(CJ}Ff  
{   &Va="HNKt  
private void PlayMp3() b@QCdi,u  
{ Fn>KdoByN  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Cj%n?-  
} 'tTUro1~  
wZ4w`|'  
private void PlayWav() QB uX#bDV  
{ [ Y+Ta,  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); FKZ'6KM&A  
} BG|m5f  
r[?GO"ej5  
public void Play(string audioType) GY>G}bfh  
{   kEgpF{"%n  
  switch (audioType.ToLower()) =yF]#>Ah  
  { Hf /ZaBn  
    case ("mp3"): CvHE7H|-{  
    PlayMp3(); H )51J:4  
    break; N5[^W`Qf  
    case ("wav"): <Y]e  
    PlayWav(); * N]^(+/A  
    break;       3 ,zW6 -}  
  }   Xh}S_/9}5  
} ;6eBfMhL  
} zO`4W!x&  
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。 ]_BH"ng}  
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。 xa.tH)R  
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! 7fI2b,~  
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。 ;FQNO:NP  
二、面向对象设计思想 V/3@iOwD  
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! FsO_|r  
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: ~NZL~p  
public class MP3 4O{G^;  
{ 2x>7>;>  
public void Play() dz?On\66  
{ tr5j<O  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ,<N{Y[n]e  
} @@j:z;^|  
} zYrJ Hn#vB  
u^G Y7gah  
public class WAV l?QA;9_R'  
{ ta6>St7.  
public void Play() ),CKuq>  
{ Vm8@ LA  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ;yajt\a  
} W]oa7VAq  
} 4Q/{lqG  
tKS[  
Public class MediaPlayer /vq$/  
{ -#v1/L/=  
  switch (audioType.ToLower()) e!PB3I  
  { c7~R0nP  
    case ("mp3"): PtYG%/s  
        MP3 m = new MP3(); Fgi`g{N  
    m.Play(); WW.@&#S5  
    break; 5x%Blkx  
    case ("wav"): m% 3D  
    WAV w = new WAV(); <}:` Y"  
w.Play(); Fsm6gE`|n  
    break;       ^*i0~_  
  } zz[fkH3  
}   V y$*v  
  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。 tu Y+n 2  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) #D/*<:q5  
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。 /!2`pv  
public class AudioMedia [al$sCD]+  
{ /2zan}  
public void Play() gs;^SRE I  
{ $,2T~1tE  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); hVmnXT 3Z  
} e*qGrg(E  
} W^H3=hZ  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 %0}^M1  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: v+"4YIN  
public abstract class AudioMedia ~x!up 9  
{ (T0MWp0  
public abstract void Play(); G~o!u8^;  
} ?WHf%Ie2(  
0W}qp?  
public class MP3:AudioMedia C&>*~  
{ n Syq}Y3  
public override void Play() ')!X1A{  
{ >iae2W`  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); F'b%D  
} !}z'"l4i  
} gT_KOO0n  
EC;>-s  
public class WAV:AudioMedia Mn(iAsg  
{ k1q/L|')  
public override void Play() IO)#O<  
{ s 91[@rh/  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); P2a5<#_|  
} uD>=  
} /O}<e TR  
`,-mXxTNT  
public class MediaPlayer WN+i3hC  
{   GeTk/tU  
  //根据需要完成任务的单向分派 ##=$ $1Ki  
public void Play(AudioMedia media) ~_vSMX  
{   bu|.Jw"  
  media.Play(); s:}? rSI  
} 7Hr_ZwO/^  
} ![\-J$  
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)。 \4q|Qno8  
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。 )Xjn:  
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: 3NtUB;!  
public abstract class VideoMedia \~l_w ,Poo  
{ 3NgXM  
public abstract void Play(); mkn1LzE|F  
}  /ooGyF  
Wr%ov6:  
public class RM:VideoMedia 8u+kA mI  
{ i=aR ~  
public override void Play() $] We|  
{ G kjfDY:  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); r%?-MGc  
} K:a8}w>Up  
} Cy]=Y  
#[#evlr=  
public class MPEG:VideoMedia LpU}.  
{ B-Jd|UE`u  
public override void Play() a/j;1xcc<  
{ 'dwT&v]@  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); Y[6T7eZ0g  
}  l(?B0  
} ,Z@#( =f  
X_TjJmc  
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。 y&zFS4"x  
  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: \)6glAtN  
zFq%[ X  
public interface IMedia gF{ehU%  
{ zeHF-_{  
void Play(); y|5s  
} OyZR&,q  
m^D'p  
public abstract class AudioMedia:IMedia ;5j|B|v  
{ '47 b"uV  
public abstract void Play(); >!=@TK(~  
} {]HiTpn  
}%_|k^t  
public abstract class VideoMedia:IMedia ] 3{t}qY$A  
{ /t0L%jJZ  
public abstract void Play(); G(&[1V%x  
} >2s4BV[(  
rOSov"7  
这样再更改MediaPlayer类的代码:  =_dM@j  
public class MediaPlayer .k,j64 r  
{   cE]z Tu?!  
public void Play(IMedia media) QtW9!p7(  
{   l00i2w  
  media.Play(); \;{ ]YX  
} <Ua~+U(FR0  
} y]j.PT`Cw  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 v Y[s#*+  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 *dBeb  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 54_}9_g  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 1sqE/-v1_^  
{ ^Oz~T|)  
IMedia media = null; KL&/Yt   
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) a"vzC$Hxd  
{ ]Z!Y *v  
  case ("mp3"): C >*z^6Gz  
    media = new MP3(); F!vrvlD`s  
    break; t+?Bb7p,H  
        //其它类型略;  +A3/^C0  
  case ("rm"): S#/BWNz|  
    media = new RM(); UleT9 [M  
    break;   ?H=YJK$k  
  //其它类型略; :U?g']`Z##  
} LqWiw24#  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); C>Ik ;  
player.Play(media); R]"Zv'M(AM  
} G+ /Q!ic  
g NI1W@)  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 Yk Ku4f  
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。 z9o]);dZ  
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。 vpu#!(N  
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。 :\;9y3  
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: , 'pYR]3  
public interface IMediaFactory AwJg/VBo)  
{ )M8d\]  
IMedia CreateMedia(); ?{J1&;j*  
} !:+U-mb*  
/$; Z ~^P  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: 5U?O1}P  
public class MP3Factory:IMediaFactory lS=YnMs6a  
{ Pp?P9s {  
public IMedia CreateMedia() ]j&m\'-s  
{ DI0& _,  
  return new MP3(); ) 57'<  
} MfQ0O?oBp  
} 2"6L\8hd2  
//其它工厂略; voZaJ2ho/O  
r]e{~v/  
public class RMFactory:IMediaFactory DwBe_h.  
{ =-dnniKW4  
public IMedia CreateMedia() xU\!UVQ/  
{ lO@-*m$  
  return new RM(); "5JMk -2k  
} KDN#CU  
} Rxy|Ag/I;V  
//其它工厂略; s.z)l$  
U`*we43  
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。 oCo~,~kTR  
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: g!0 j1  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) k7Nx#%xx  
{ ~criZI/  
IMediaFactory factory = null; v8-szW).  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @;EQ{d  
{ T)tr"<F5NP  
  //音频媒体 o9sQ!gptw  
  case ("mp3"): a Mqt2{f+  
    factory = new MP3Factory();  ZPf&4#|  
    break; Yte*$cJ=  
  //视频媒体 puOMtCI  
case ("rm"): -IIrrY O  
    factory = new RMFactory(); WGV]O|  
    break;   2`i &6iz  
  //其他类型略; d^'_H>x  
} ejg!1*H@n  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); !UzE&CirV  
player.Play(factory.CreateMedia()); Xp;'Wa"@  
} }5EH67  
r[E#JHw  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 S> Fb'rJ3  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: "4XjABJ4'  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) KMT$/I{p,  
{ ?r;F'%N=  
IMediaFactory factory = null; UXSwd#I&  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) d/NjY[`5+  
{     DI{Qs[  
  case ("mp3"): ca &zYXy  
    factory = new MP3Factory(); 319 4]  
    break; aeMj4|{\  
    //其他类型略; 8hV4l'Pa72  
  case ("rm"): 6T"5,Q</h  
    factory = new RMFactory(); F, =WfM\  
    break;   *h?*RUQ  
  //其他类型略; x+sSmW  
} 6hcs )X7m  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Z'AjeZyyE  
media.Play(); a;i} <n7  
} +o.#']}Pl  
i [/1AI  
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。 Jcvp<  
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。 D$hK  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 |r*y63\T  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: vSQB~Vw8 t  
.ErR-p=-  
<appSettings> p3%cb?G%w  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> sI)jqHZG  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> }Ej^"T:H_;  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> jJ>I*'w  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 2V @ pt  
</appSettings> Dmtsu2o  
?r0>HvUf!l  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: GyE5jh2  
private void InitMediaType() 'pAq;2AA  
{ 2J(,Xf  
cbbMediaType.Items.Clear(); [c>YKN2qa  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) C-2#-{<  
{ Si;eBPFH  
    cbbMediaType.Item.Add(key); c*8k _o,  
} P\X$fD  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; N[=R$1\Z  
} ovtZHq/  
&53LJlL Co  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: &'5 j!  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) g*U[?I"sC  
{ `?"[u" *  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); %Y].i/".;P  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 4!+IsT  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; }5gQ dj[Y  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, p6{8t}  
factoryDllName).Unwrap(); dqL)q3  
IMedia media = factory.CreateMedia(); LZpqv~av  
media.Play(); }!vJ+  
} ma2-66M~j  
ue6&)7:~  
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。 1`&"U[{  
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: cr{f*U6`  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 vB/G#\Zqz  
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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