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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) &09~ D8f'  
&uaSp, L  
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。 gL| 9hvHr[  
一、传统过程化设计思想 01 +#2~S  
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: 8(NS;?  
public class MediaPlayer =kq<J-:#R  
{   {='wGx  
private void PlayMp3() n]w%bKc-9  
{ @pJ;L1sn  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); X}={:T+6s  
} `;R$Ji=>  
I%[Tosud<  
private void PlayWav() K4|fmgcy.  
{ ebL0cK?  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 75P!`9bE  
} -; d{}F  
96!2 @c{  
public void Play(string audioType) XF3lS#pt  
{   tycVcr \(  
  switch (audioType.ToLower()) 1 Cz}|#U  
  { eUu<q/FUMj  
    case ("mp3"): `\ nKPj  
    PlayMp3(); &432/=QSm0  
    break; J7EWaXGbz  
    case ("wav"): O]="ggq&  
    PlayWav(); =NK'xPr  
    break;       &jnBDr  
  }   P()&?C  
} rnMi >?  
} n sN n>{  
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。 a|dgK+[  
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。 VyIJ)F.c  
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! K-.%1d@$y  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 Q0 ezeo  
二、面向对象设计思想 0iMfyW:  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ]w-W  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: HDE5Mg "  
public class MP3 #MMp0  
{ 1!+0]_8K  
public void Play() 3$_- 0>  
{ .[:WMCc\  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 97>|eDc Y  
} XTb .cqOC  
} >)>~S_u  
,&O&h2=  
public class WAV 51AA,"2[_  
{ KeyHxU=?  
public void Play() La7}zXx  
{ $`C$|9S  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); cI7aTLC"s  
} }LWrtmc  
} :.-KM7tDI1  
L&5zr_  
Public class MediaPlayer m+pK,D~{"  
{ WdJeh:h  
  switch (audioType.ToLower()) ?WS.RBe2  
  { 3c`  
    case ("mp3"): mxc^IRj  
        MP3 m = new MP3(); Z0V6cikW6  
    m.Play(); /Vv)00  
    break; ~( rZ)  
    case ("wav"): {@" F/G+  
    WAV w = new WAV(); g'-hSV/@}@  
w.Play(); tM:$H6m/(  
    break;       S =sL:FC  
  } ZM=eiJZ  
}   hJ8B&u(  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ']X0g{%  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) m[N&UM#  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 q.ppYXJUXi  
public class AudioMedia `+Mva  
{ kZ^wc .  
public void Play() h9. Yux  
{ Sn;q:e3i{A  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); nu16L$ ]  
} P^BSl7cT  
} 3[kl` *`  
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)。 ZGd7e.u=  
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: #g Rns  
public abstract class AudioMedia MLDAr dvK  
{ Zc9S[ivq  
public abstract void Play(); eQ#"-i  
} LXc;`]  
_UF'Cf+Y  
public class MP3:AudioMedia kRiZ6mn  
{ FlH=Pqc  
public override void Play() T(kG"dz   
{ p|)j{nc  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); gF~ }  
} 0}Q d  
} fAT M?  
qyBo|AQ5  
public class WAV:AudioMedia $A:?o?"7}  
{ $fW8S8  
public override void Play() g*%o%Lv  
{ QP6a,^];  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); #t">tL  
} )Z`OkkabnD  
} ev yA#~o  
4Rl~7|  
public class MediaPlayer v)!^%D  
{   H]0(GLvH  
  //根据需要完成任务的单向分派  ixF  
public void Play(AudioMedia media) 0n)UvJ  
{   6"bdbV=t  
  media.Play(); xl@  
} &!8u4*K5j  
} ?)/H8n  
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)。 # 9ZO1\  
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。 wH qbTA  
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: !wjD6 NK  
public abstract class VideoMedia 8qq'q"g  
{ G4f%=Z  
public abstract void Play(); )-LS n  
} ZV:0:k.x  
g\?7M1~  
public class RM:VideoMedia kQtnT7  
{ I9 jzR~T  
public override void Play() $K~ t'wr  
{ uo^tND4a;j  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); !ma'*X  
} ]~m2#g%  
} Ktf lbI!  
% wh>_Ho  
public class MPEG:VideoMedia ::k/hP9.^  
{ z Q11dLjs  
public override void Play() :YN,cId*  
{ AkV8}>G?#A  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); Y/n],(t)  
} '$be+Z32  
} ljO t~@Ea  
3C;nC?]K  
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。 JwmH_nJ(  
  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: 4kf8Am(  
_i1x\Z~ N  
public interface IMedia kT{d pGU9  
{ f!##R-A  
void Play(); " [K>faV  
} Hz3KoO &  
*8xMe  
public abstract class AudioMedia:IMedia 1"} u51  
{ 8|\?imOp\[  
public abstract void Play(); t9m08K:Y  
} t>(}LV.  
NT [~AK9M  
public abstract class VideoMedia:IMedia LD)P. f  
{ xw&N[ y5  
public abstract void Play(); {vAv ;m  
} o51jw(wO  
EEO)b_(  
这样再更改MediaPlayer类的代码: U>kL|X3 V  
public class MediaPlayer *`wgqin  
{   A;C)#Q/  
public void Play(IMedia media) G8!* &vR/  
{   c7(Lk"G8  
  media.Play(); YST{ h{  
} $"]*,=-X  
} 5KDN8pJN  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 "\M^jO  
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。 S -KHot ?  
  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。 >-Q=o,cl%3  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) dn@_\5  
{ G^/8lIj  
IMedia media = null; rnTjw "%  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) $y+Bril5W  
{ o@tc   
  case ("mp3"): <;nhb  
    media = new MP3(); [&a=vE  
    break; YhNO{4D  
        //其它类型略; /%w3(e  
  case ("rm"): c0u1L@tj  
    media = new RM(); "AUHe6Yv  
    break;   xnD"LK  
  //其它类型略; 2uM\?*T@  
} 0Wc8\c  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); `E2HQA@  
player.Play(media); Z`Sbq{Kx  
} L4-v'Z;  
:LEC[</yvl  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 As-xO~+  
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。 C;NG#4;'  
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。 -7:_Dy  
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。 &+zS4)UK  
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: &)v}oHy,m  
public interface IMediaFactory Sn!5/9Y  
{ |KLCO'x  
IMedia CreateMedia(); VgyY7INx9  
} `5C uH  
Tg ~SGAc  
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: |#?:KvU97E  
public class MP3Factory:IMediaFactory #J09Eka;J  
{ ZQY?wO: [  
public IMedia CreateMedia() bL]NSD  
{ s'JbG&T[J  
  return new MP3(); yRv4,{B}X>  
} G2BB]] m3  
} Kk9W=vd  
//其它工厂略; p?XVO#  
(N :vDq'  
public class RMFactory:IMediaFactory c}r"O8M  
{ ;o-c.-!F  
public IMedia CreateMedia() T1_>qnSz  
{ M=Cl|  
  return new RM(); =/SBZLR(9  
} !{%BfZX<&  
} dNfME*"yN  
//其它工厂略; >s|zr S)  
pDV8B/{  
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。 A{Dy3tm=  
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: bx8;`Q MX  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {IA3`y~  
{ ap|$8 G  
IMediaFactory factory = null; T_/ n#e  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 0l+[[ZTV  
{ H4"'&A7$  
  //音频媒体 s2*~n_B  
  case ("mp3"): -h8@B+  
    factory = new MP3Factory(); y0_z_S#gO  
    break; r!e:sJAB.  
  //视频媒体 WCUaXvw  
case ("rm"): xfK@tLEZ-1  
    factory = new RMFactory(); ptMDhMVW  
    break;   e-Ma8+X\  
  //其他类型略; iininITOS{  
} Hx#1TqC /  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); yHYK,3/C,  
player.Play(factory.CreateMedia()); ,,HoD~]rd  
} @Z2^smf  
o4F(X0  
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。 ALXie86a8  
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: 7w51UmO  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) P}8cSX9  
{ R;3n L[{U  
IMediaFactory factory = null; ^bG91"0A  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) !@3"vd{^  
{     _`.Wib+  
  case ("mp3"): Ev>P|k V&A  
    factory = new MP3Factory(); @ q:S]YB   
    break; &5d~ODO  
    //其他类型略; ;(r,;S_`0  
  case ("rm"): 5u=>~yK+  
    factory = new RMFactory(); X([p0W 9V(  
    break;   :` >bh  
  //其他类型略; {j[a'Gb  
} JBk >|q"  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ^aR^M\38  
media.Play(); []b= xRJM  
} SQs+4YJ  
n4InZ!)  
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。 p!>DA?vF  
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。 /^hc8X  
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。 Aa4 DJ  
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: r&3EM[*Iw  
;:obg/;uJ  
<appSettings> Tnoy#w}Ve  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 7&&3@96<*#  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> tE WolO[\  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 7A"v:e  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> z9Nial`p  
</appSettings> <%?!3 n*  
c"lblt5  
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: QERj`/g  
private void InitMediaType() 7!/!a*zg  
{ e?_uJh"  
cbbMediaType.Items.Clear(); = P$Q;d  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) W$xW9u8@+(  
{ F4PWL|1  
    cbbMediaType.Item.Add(key); t Z@OAPRx  
} {4eI} p<  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; {H3B1*Dk  
} i F \H  
`z$=J"%? y  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: i5cK5MaD  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Y^tUcBm\  
{ ;a 6Z=LB  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); [*U.bRs  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); H5Bh?mw2  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; RA1K$D ?A  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, p^k*[3$0  
factoryDllName).Unwrap(); yT|44 D2j  
IMedia media = factory.CreateMedia(); N qS]dH61  
media.Play(); ,!dVhG#  
} 3b[.s9Q  
K_F"j!0  
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。 GIhX2EvAS  
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: UM2yv6:/  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 =[,EFkU?B  
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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