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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) rOs)B21/  
8h55$j  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 y.L|rRe@P  
一、传统过程化设计思想 Wh#os,U$  
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: ,| $|kO/  
public class MediaPlayer U/}AiCdj@  
{   P c/.*kOT  
private void PlayMp3() d w|-=~  
{ DMy4"2 o  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); qpluk!  
} \r:m({G  
,{#RrF e  
private void PlayWav() ,ivWVsN*]  
{ t't^E,E .@  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); v'mJ~tz  
} ZE5-i@1  
2<`gs(oxXe  
public void Play(string audioType) |6\FI?  
{   8Cf^$  
  switch (audioType.ToLower()) @h,h=X  
  { ^(E"3 c  
    case ("mp3"): EKeBTb  
    PlayMp3(); 3C E 39W  
    break; sa\|"IkD2  
    case ("wav"): Enq6K1@%G  
    PlayWav(); n_e}>1_  
    break;       ,U} 5  
  }   ' lQ  
} 3j[w -Lfp  
} HYa$EE2  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 hlABu)B'1  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 _47j9m]f  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! r"Hbr Qn  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 X^?|Sz<^E  
二、面向对象设计思想 7]<F>97  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! vV$hGS(f~  
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: p*(U*8Q  
public class MP3 nN(D7wk  
{ 6!gtve_  
public void Play() -Z[R S{#+T  
{ x"zjN'|  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Z7m GC`>  
} .(gT+5[  
} USHlb#*  
`\WcF7  
public class WAV e0G}$ as  
{ FVvv   
public void Play() 'p|Iwtjn>  
{ oF 1W}DtA  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); mE3SiR "  
} O>tC]sm%  
} {GG~E54&B  
0C"PC:h5  
Public class MediaPlayer 7Y_fF1-wY  
{ m=("N  
  switch (audioType.ToLower()) YokZar2a0  
  { H L}sqcp  
    case ("mp3"): o[Wagg.%  
        MP3 m = new MP3(); G{&yzHAuae  
    m.Play(); O=!)})YG  
    break; c"QkE*  
    case ("wav"): Bp=oTC G  
    WAV w = new WAV(); priT 7!  
w.Play(); e$FAhwpon  
    break;       n '0 $>Q  
  } 5pKvNLy.t  
}   oZ\qT0*eb  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 kL2Zr  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的)  '!r+Tz  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 `lV  
public class AudioMedia 9FIe W[  
{ jU3;jm.)  
public void Play() f>"!-3  
{ c],frhmyd  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); I!soV0V U]  
} b[&,%Sm+6  
} BC$;b>IUA  
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)。 08d_DCR  
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: "`$'tk[  
public abstract class AudioMedia 9wYtOQ{g  
{ NP<F==,  
public abstract void Play(); zvK5Zxl  
} fEv<W  
+ia(%[  
public class MP3:AudioMedia n.)[MC}  
{ )68fm\t(  
public override void Play() ou,=MpXx*  
{ 8y 4D9_{  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); #pm-nU%|_j  
} *?R\[59  
} !=h|&Vta  
mrLx]og,  
public class WAV:AudioMedia 057G;u/  
{ 8.;';[  
public override void Play() lu@>?,<  
{ SJ WP8+  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); M~{P',l*  
} s2kZZP8-  
} ]zwqGA  
#()cG  
public class MediaPlayer k1$2a8 ja  
{   |q.:hWYFpM  
  //根据需要完成任务的单向分派 2dd:5L,  
public void Play(AudioMedia media) G=bP<XF  
{   8HRPJSO~g  
  media.Play(); pJ*#aH[ySP  
} Mn }Z9S[  
} ("J V:u.L+  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 1J{z}yPHc  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 U)I `:J+A  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: w#G=Z_Tt  
public abstract class VideoMedia _AFt6\  
{ eDM0417O(  
public abstract void Play(); !qw=I(  
} ~q_+;W.  
@y\{<X.F\1  
public class RM:VideoMedia h@m n GE  
{ }fZ =T4r  
public override void Play() moJT8tb  
{ 3!oQmG_T  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); #G , *j  
} J"2ODB5"  
} 1={Tcq\]  
Y1E>T-Ma  
public class MPEG:VideoMedia }jY[| >z  
{ cVHE}0Xd(  
public override void Play() %}ApO{  
{ EAd:`X,Y  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); /E4}d =5L  
} };|PFWs  
} 5 *pN<S  
^B!?;\4IM  
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。 C8W`Oly:]  
  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: 5fx,rtY2sQ  
> v!c\  
public interface IMedia n\"LN3  
{ 6[2?m*BsN  
void Play(); Y\z\{JW  
} cV_IG}LJ  
S. F=$z.%  
public abstract class AudioMedia:IMedia (jE:Q2"  
{ 5f*'wA  
public abstract void Play(); yDyeP{  
} lQ<n dt~  
Qhr]eu;z  
public abstract class VideoMedia:IMedia ?^$4)Y>Kf  
{ ^.1VhTB  
public abstract void Play(); BfE-s<  
} >'TD?@sr  
4d._Hd='  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 6u, 0y$3  
public class MediaPlayer ~B*\k^t`  
{   vwH7/+  
public void Play(IMedia media) .q9|XDqQc  
{   oJJ k  
  media.Play(); ]vkHU6d  
} /e?ux~f|  
} HJ1\FO9\  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 KJ^GUqVl  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 'kg]|"M  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 S}[:;p?F`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Nx (pJp{S  
{ gL}Y5U+s  
IMedia media = null; l 75{JxZX  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) OUk5c$M(  
{ IZv, Wo  
  case ("mp3"): 5F sj_wFk  
    media = new MP3(); yqb <<4I  
    break; :+^$?[6]  
        //其它类型略; `L*;58MA  
  case ("rm"): PW//8lsR  
    media = new RM(); iN4'jD^oP  
    break;   Qp{-!*  
  //其它类型略; I+d(r"N1  
} 3pv1L~ ZI  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); L8tLW09  
player.Play(media); r\ Yur  
}  wY_-  
G{Enh<V  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 c2mt<DtWW  
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。 Ru')X{]25  
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。 )zt4'b\)v  
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。 <$6'Mzf  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: {BCj VmY  
public interface IMediaFactory j"sO<Q{6%  
{ J9=0?^v-:B  
IMedia CreateMedia(); JIKxY$GS  
} EM w(%}8w  
Ahbu >LPk  
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: J+NK+,_*M  
public class MP3Factory:IMediaFactory Ry S{@=si  
{ \Y[)bo6s  
public IMedia CreateMedia() 5t#]lg[06'  
{ GXlg%  
  return new MP3(); /P"\ +Qp  
} Ib8{+j  
} khIa9Nm  
//其它工厂略; &FF. Ddt{  
PQ"%Z.F"  
public class RMFactory:IMediaFactory OwIy(ukTI  
{ N~J Eia%  
public IMedia CreateMedia() 8si^HEQ8  
{ ,wo"(E!4e  
  return new RM(); rPpAg  
} d@f2Vxe7  
} vGHYB1=~  
//其它工厂略; T>%ny\?tHW  
bCe-0!Q  
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。 T`ZJ=gv  
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: 'R'a/ZR`B7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 9:w,@Phe  
{ -86:PL(I"  
IMediaFactory factory = null; "I FGW4FnL  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) $cU/Im`  
{ 9ufs6 z  
  //音频媒体 AHD%6 \$  
  case ("mp3"): W*`6ero  
    factory = new MP3Factory(); pDq_nx9  
    break; &E`Z_} ~  
  //视频媒体 "$pg mf2  
case ("rm"): azc:C  
    factory = new RMFactory(); Y mjS!H  
    break;   Bic { H  
  //其他类型略; $QBUnLOek&  
} <uwCP4E  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); n1(X%%2  
player.Play(factory.CreateMedia()); " z'!il#  
} 4H)" d  
_N';`wjDY  
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。 xG/qDc  
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: t3g! 5  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) i4rF~'h@  
{ lB~'7r`  
IMediaFactory factory = null; $i>VI  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) oa !P]r  
{     G@!9)v]9  
  case ("mp3"): 1^^D :tt  
    factory = new MP3Factory(); Q 9<_:3  
    break; >D62l*VC)  
    //其他类型略; r!,V_a4n  
  case ("rm"): f.^w/ GJO/  
    factory = new RMFactory(); @2*6+w_Ae  
    break;   Kp8T;&<Iay  
  //其他类型略; s2=X>,kz?  
} &ru0i@?)  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 695ppiKU  
media.Play(); !T . @  
} vGT.(:\-,  
}*R6p?L5  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 7"i*J6y*  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 eJp-s" %  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 )1 j2  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: M6#(F7hB  
~' =4K/39  
<appSettings> p,Hk"DSs%  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> M[_I16s  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> |R/50axI  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> n$l]+[>  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> %([H*sLX  
</appSettings> UdJV;T'rm  
|h/2'zd^-  
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: ,0~TvJS  
private void InitMediaType() 6E]rxps}"  
{ zAUfd[g  
cbbMediaType.Items.Clear(); TeqsP1{?  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) eCd?.e0@j  
{ D/UGN+  
    cbbMediaType.Item.Add(key); \"Iy <zG  
} Dx'e+Bm  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; c iX2G  
} 'v  X"l  
1hij4m$b  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: a"aV&t  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) `,d7_#9'  
{ G)7sXEe  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); q /?_djv  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); hGV/P94  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; Q#KjX;No  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, }L9j`17  
factoryDllName).Unwrap(); `Cxe`w4  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 0{F.DDiNT  
media.Play(); ;xwQzu%M>5  
} {H2i+"cF  
(mlc' ]F  
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。 UXHFti/A<  
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: @1@WB ]mQQ  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 [=+/  
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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