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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) hPFIf>%}  
ZWf{!L,@Z  
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。 o?{VGJH<v  
一、传统过程化设计思想 >&?wo{b  
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: [4xN:i  
public class MediaPlayer WKxJ`r\  
{   QS=n 50T,  
private void PlayMp3() s3kh (N  
{ 0?,EteR  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); C<w9f  
} +$},Hu69j  
" I`YJEv  
private void PlayWav() _Zf1=& U#/  
{ 8Yq6I>@!  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 1ygu>sKS&A  
} !c1 E  
S2jo@bp!  
public void Play(string audioType) {!oO>t  
{   Y]8l]l 1  
  switch (audioType.ToLower()) {2Gp+&  
  { +~FH'DsT  
    case ("mp3"): _,F wt  
    PlayMp3(); F>*w)6 4~  
    break; <\zb*e&vr  
    case ("wav"): , is .{ y  
    PlayWav(); VdK-2O(.-  
    break;       o'Tqqrr  
  }   >y]YF3?  
} :X`J1E]Rjd  
} &2?kD{  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 zP=J5qOZ8  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 bk4%lYJ"  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! \UB<'~z6!  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。  XyhO d$)  
二、面向对象设计思想 B)^]V<l(w  
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! $a5K  
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: U7x}p^B9\N  
public class MP3 G2L7_?/m  
{ a.8nWs^  
public void Play() cW&OVNj  
{ a+]=3o  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  ITbl%q  
} k, v.U8  
} l^0 <a<P  
:syR4A WM  
public class WAV >{GC@Cw  
{ de ](l687I  
public void Play()  pd X9G  
{ dwx1 EdJ{  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 9,,v 0tE  
} ;#xhlR* ~  
} $h_@`j  
n}MG  
Public class MediaPlayer ,9+@\  
{ 'w9tZO\2  
  switch (audioType.ToLower()) ',1rW  
  { &x=<>~Ag3  
    case ("mp3"): 89 (k<m  
        MP3 m = new MP3(); 5gJQr%pS  
    m.Play(); SH}O?d\Q:  
    break; b$gDFNa  
    case ("wav"): S%%>&^5  
    WAV w = new WAV(); CB|z{(&N  
w.Play(); FP9ZOoog  
    break;       ]i$CE|~  
  } J::SFu=  
}   q(uu;l[  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 QT-rb~  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) N+}yw4lb  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 iSFgFJG^  
public class AudioMedia r2&{R!Fj`  
{ 3{$c b"5  
public void Play() `pcjOM8u  
{ 6(ja5)sn*  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); .)W8 U [  
} }:hdAZ+z  
} u-k*[!JU  
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)。 l_}c[bAUu  
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: + qS$t  
public abstract class AudioMedia $W0lz#s:  
{ Jn:GqO  
public abstract void Play(); 7CQ48LH]  
} jliKMd<?  
Tp0Tce/  
public class MP3:AudioMedia 92} , A`=  
{ ZGp8$Y>r  
public override void Play() &'|bZms g  
{ Bq$bxuhV  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); cc^V~-ph  
} OK2wxf  
} \{~x<<qFd  
m*I5 \  
public class WAV:AudioMedia a{u)~:/G  
{ w93yhV?  
public override void Play() DsFrA]  
{ cxmr|- ^  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 4`*jF'N[  
} bTn-Pg){  
} K, 35*  
EIf~>AI  
public class MediaPlayer '{Ywb@Bc  
{   ex29rL3  
  //根据需要完成任务的单向分派 0Z@u6{Z9R  
public void Play(AudioMedia media) b1s1;8Q  
{   6w@l#p  
  media.Play(); n$~RgCf  
} E7jv  
} i-/'F  
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)。 (sPZ1Fr\o  
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。 0,VbB7 z  
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: thq(tK7  
public abstract class VideoMedia %_/_klxnO  
{ ?EtK/6dJZt  
public abstract void Play(); 4l z9z>J.V  
} 2 K` hH  
g4~{#P^i  
public class RM:VideoMedia :/1WJG:!  
{ IXC: Q  
public override void Play() g/T`4"p[H  
{ +i K.+B  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); Z?^AX&F  
} b2:CFtH5  
} 7, O_'T &  
]C'r4Ch^  
public class MPEG:VideoMedia .-<o[(s  
{ ,NVQ C=  
public override void Play() ~>qcV=F^d,  
{ =MoPOib\n  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 8# 9.a]AX  
} t4 aa5@r  
} L%=u&9DmU  
;H}? 8L  
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。 _\u'~wWl  
  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: :@n e29,}  
/)v X|qtIY  
public interface IMedia -1U]@s  
{  okfhd{9  
void Play(); gI T"nG=a4  
} 7@06x+!  
Aw >DZ2  
public abstract class AudioMedia:IMedia 'Z;R!@Dm  
{ @mw1(J  
public abstract void Play(); 38JvJR yK}  
} FVHEb\Z  
HPu nNsA  
public abstract class VideoMedia:IMedia i\N,4Fdor  
{ sdrE4-zd  
public abstract void Play(); QhN5t/Hr  
} Knn$<!>  
M<Eg<*  
这样再更改MediaPlayer类的代码: cp]\<p('A  
public class MediaPlayer edbzg #wy  
{   iao_w'tJ  
public void Play(IMedia media) Y2Y/laD  
{   :5p`H  
  media.Play(); W${0#qq  
} Xi$uK-AHpj  
} S{&;  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 _W&.{ 7  
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。 (?oK+,v?L  
  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。 I)n%aTfo8  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) !WAbO(l  
{ @0+@.&Z  
IMedia media = null; 3M/kfy  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) $S3C_..  
{ _AK-AY  
  case ("mp3"): (AV j_Cw  
    media = new MP3();  rf oLg  
    break; @#;~_?$?C  
        //其它类型略; 8BBuYY {  
  case ("rm"): $FS j^v]  
    media = new RM(); ys09W+B7  
    break;   ~ M@8O  
  //其它类型略; _18) XR  
} dd_n|x1  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); i. 6c;KU  
player.Play(media); UG 9uNgzQ/  
} %n T!u!#  
0<nk>o  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 Un@dWf6'  
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。 P;][i|x  
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。 T[q2quXgk  
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。 qN[U|3k  
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: 08cC rG  
public interface IMediaFactory ioz4kG!  
{ r m\]  
IMedia CreateMedia(); UJ n3sZ<}  
} PkMN@JS  
`Z0FQ( r_  
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: K#tT \  
public class MP3Factory:IMediaFactory z'j4^Xz?%$  
{ H $XO] \  
public IMedia CreateMedia() 9x23## s  
{ xrf z-"n4  
  return new MP3(); 'H zF/RKh  
} 5{L~e>oS9  
} ]]V|[g&aJ  
//其它工厂略; ? 0p_/mZ  
PFu{OJg&  
public class RMFactory:IMediaFactory EWrIDZi  
{ xN'$ Yh  
public IMedia CreateMedia() 3c}@_Yn  
{ f;x0Ho5C2  
  return new RM(); Jx!#y A;  
} YZMSiDv[e  
} xG/B$DLn  
//其它工厂略; `zw XfY,%  
r roI  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 e ^2n58  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: +Hgil  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) f; w\k7 #  
{ +DU^"q=  
IMediaFactory factory = null; =;ClOy9  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) i}[cq_wJ  
{ ) [+82~F  
  //音频媒体 ";yey]  
  case ("mp3"): u0zF::  
    factory = new MP3Factory(); q HaH=g%  
    break; @IhC:Yc  
  //视频媒体 OD]`oJ|  
case ("rm"): J}BN}|Y@2  
    factory = new RMFactory(); X6 *4IE  
    break;   <hvs{}TS  
  //其他类型略; Ra) wlI x  
} %<8`(Uu5  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); SMoJKr(:w#  
player.Play(factory.CreateMedia()); ' Dcj\=8  
} >mJH@,F:  
q=(% ]BK  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 & %A&&XT9  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: !mHMFwvS  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) GZH{"_$  
{ `Y O(C<r-  
IMediaFactory factory = null; Pm&hv*D  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) : e1kpQ  
{     V^Y'!w\LGI  
  case ("mp3"): 2[j(C  
    factory = new MP3Factory(); UE8j8U'L  
    break; @GUlw[vi  
    //其他类型略; ZP{<f~;  
  case ("rm"): +`,;tz=?  
    factory = new RMFactory(); `>)[UG!:|  
    break;   2Pow-o*r  
  //其他类型略; ~jC+6v  
} ];xDXQd  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ja^_Lh9  
media.Play(); o1`\*]A7J  
} xt_:R~/[  
aD]! eP/)  
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。 $vrkxn  
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。 E75/EQ5p]p  
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。 v5>A1\  
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: [?%q,>F  
>)F "lR:o  
<appSettings> zD)/QFILy  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> Hvb8+"?~  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> KpA1Ac)T  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ?4A/?Z]ub  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> B (Ps/  
</appSettings> FA%_jM  
E\|nP~;~F9  
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: CP~mKmMV  
private void InitMediaType() $=iw<B r  
{ {{jV!8wK  
cbbMediaType.Items.Clear(); _ f'v>"K  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 85YUqVi9  
{ 84vd~Cf 9  
    cbbMediaType.Item.Add(key); aaP_^m O  
} NV7k@7_{B  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; !_vxbfZO  
} )adV`V%=>  
`^52I kM)  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: AtewC Yo  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  D|)a7_  
{ OvAhp&k  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); +$|fUn{  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); W:,Wex^9n  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; K>dB{w#gS  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ')U~a  
factoryDllName).Unwrap(); y~fKLIoz"  
IMedia media = factory.CreateMedia(); baBBn %_V  
media.Play(); B*N1)J\5  
}  V\o7KF  
V:$+$"|  
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。 RN[I%^$"  
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: SRwD`FF  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 #8|LPfA  
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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