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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) gZ b +m  
n +R3  
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。 P g{/tM Y  
一、传统过程化设计思想 A.@/~\  
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: yR|Beno  
public class MediaPlayer EJ&aT etQ  
{   nz%{hMNYH  
private void PlayMp3() zUNWcv!& "  
{ l%^VBv> 2  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 0[SJ7k19  
} S]#xG+$<  
oMNgyAp^  
private void PlayWav()  +?I 1Og  
{ X_tc\}I]  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); F!yr};@^p  
} t<%S_J\  
md.#n  
public void Play(string audioType) #Y9'n0 AL  
{   qT}AY.O%^  
  switch (audioType.ToLower()) ZA>p~Zt  
  { Y  c]  
    case ("mp3"): (}jYi*B  
    PlayMp3(); KOqp@K$  
    break; W:z?w2{VI(  
    case ("wav"): ]u\K}n6[q  
    PlayWav(); GI ~<clhf  
    break;       C>bd HB7  
  }   14LOeo5O  
} eq<giHJM  
} .PHz   
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。 %%-hax.x0X  
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。 h0v4!`PQ-  
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! XC NM  
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。 aOWfu^&H:  
二、面向对象设计思想 ImnN&[Cu  
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! IC[iCrB  
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: {y0`p1  
public class MP3 s1/:Ts[3i  
{ t^Hte^#S  
public void Play() _Vj uQ  
{ Ait3KIJ9  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); k 6)ThIG  
} =Y;w O8  
} 6L\?+=X  
/ZcqKC  
public class WAV _ h7qS  
{ H7=[sL^  
public void Play() p"lTZ7c:Y  
{ $: %U`46%s  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); vi :IO  
} Ev'Bm Dk  
} _0uFe7sIZ  
CG -^}xE:  
Public class MediaPlayer dDeImSeV  
{ ejID5NqG  
  switch (audioType.ToLower()) t(,_  
  { Ry+Ax4#+(y  
    case ("mp3"): Ie14`'  
        MP3 m = new MP3(); hrt ]Qn&  
    m.Play(); K/OE;;<IA  
    break; P{{pp<tX*&  
    case ("wav"): K}(0H[P  
    WAV w = new WAV(); kS@6'5U  
w.Play(); _r6aLm2n  
    break;       8&0+Az"{O  
  } $cUTe  
}   /N'|Vs,X  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 l_`DQ8L`  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) v o9Fj  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 YH%aPsi  
public class AudioMedia Ig*qn# Dd  
{ @fML.AT  
public void Play() 8D[,z 7n  
{ n%"0%A  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); S@N:Cj  
} y_mD9bgW  
} u\,("2ZW9+  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 y&$mN  
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: %#^)hX,+Q  
public abstract class AudioMedia Z6Owxqfht  
{ Ul41R Ny)  
public abstract void Play(); ,2I8,MOg  
} $Bd13%>)  
?uq7K"B  
public class MP3:AudioMedia @H?_x/qBT  
{ q')MKR*  
public override void Play() iHp@R-g  
{ ATdK)gG  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); lM<SoC;[  
} 0d%p<c  
} tk"+PTGJT  
]I|3v]6qR  
public class WAV:AudioMedia :=I@<@82W  
{ -X)KY_Xn@/  
public override void Play() XehpW}2\  
{ @7C?]/8#  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); `k>h2(@9S  
} FK8G BkQ!  
} `(RQh@H  
RH=Tu6i  
public class MediaPlayer BgzER[g|q{  
{   v@6TC1M,  
  //根据需要完成任务的单向分派 C9`J6Uu  
public void Play(AudioMedia media) K1F,M9 0]  
{   Xg](V.B6  
  media.Play(); s /? &H-  
} \; b)qB  
} 6"d^4L?  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 H| uvcvf  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 -RSPYQjz  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: <N Lor55.]  
public abstract class VideoMedia #..-!>lY  
{ -\.'WZo`  
public abstract void Play(); A=v^`a03I  
} 5g{L -8XwI  
`3v! i   
public class RM:VideoMedia I^5T9}>Q  
{ RawK9K_1  
public override void Play() 1>doa1  
{ x}w"2[fL  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); *acN/Ca1  
} (Oc[j{6q  
} 1lxsj{>U  
tPT\uD#t  
public class MPEG:VideoMedia NbD"O8dL~E  
{ 6Q&*V7EO  
public override void Play() "]jGCo>9  
{ =-ky%3:`@  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 31w9$H N  
} NW.<v /?=,  
} cR0RJ$[d  
F^ m`j6  
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。 V7zF5=w  
  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: m]bv2S+5y  
+&W%]KEh  
public interface IMedia m"2KAq61  
{  M>mk=-l  
void Play(); v}=3  
} b9ON[qOMN  
{\OIowa  
public abstract class AudioMedia:IMedia Jl"),;Od  
{ blwdcdh  
public abstract void Play(); o8:K6y  
} e7{n=M  
I 9yN TD  
public abstract class VideoMedia:IMedia h\ (z!7t*  
{ #xqeCX 4p  
public abstract void Play(); He)<S?X-6  
} Wdt9k.hzN  
)\:cL GM  
这样再更改MediaPlayer类的代码: =:+k  
public class MediaPlayer z2m%L0  
{   %SRUHx[D  
public void Play(IMedia media) TJ:B_F*bSk  
{   OHqc,@a;+  
  media.Play(); $J/Z~ (=JT  
} $c-h'o  
} dbkkx1{>Y  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 TzXivE@mm  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 [<)/ c>Y  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 )`RF2Y-A7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) `"0#lZ`n  
{ rz]0i@ehv'  
IMedia media = null; &^ sgR$m  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 't$(Ruw  
{ IT,TSs/Y  
  case ("mp3"): r h*Pl]'3z  
    media = new MP3(); Md \yXp  
    break; `U4R% qhWA  
        //其它类型略;  w' E  
  case ("rm"): zN(fZT}K5  
    media = new RM(); uiO7sf6  
    break;   W;]*&P[[   
  //其它类型略; |kvom 4T  
} |bQX9|L  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); "_qH+ =_R  
player.Play(media); wVvk{tS  
} $73j*@EQA  
v535LwFW  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 / r#.BXP  
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。 sXzxEhp  
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。 h1.]Nl C  
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。 `~Eo;'(+^  
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: Le9^,B@Pb  
public interface IMediaFactory m*L*# ZBS  
{ B2~KkMF  
IMedia CreateMedia(); r5qp[Ss3F  
} )5Ddvz>+  
.Od.lxz"mp  
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: .*u, !1u  
public class MP3Factory:IMediaFactory nXDU8|"  
{ AZ)H/#be  
public IMedia CreateMedia() @[0zZX2EE  
{ =`5Xx(  
  return new MP3(); rn l~i  
} g{@q  
} X>w(^L*>  
//其它工厂略; ] (3e +JC  
+tL]qO BP  
public class RMFactory:IMediaFactory \|Pp%U [  
{ (W3~r  
public IMedia CreateMedia() jX^uNmb  
{ 8kQ >M  
  return new RM(); Vx@JP93|  
}  k%V#{t.  
} Z~^)B8  
//其它工厂略; `7qZ6Z3z@  
kP9DCDO`[5  
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。 \2#>@6Sqrl  
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: +Zu*9&Cx  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) `}gjfu -'\  
{ oD]tHuDa  
IMediaFactory factory = null; cq`v8  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 1u&}Lq(  
{ w66iLQ\@  
  //音频媒体 >3V{I'^^-  
  case ("mp3"): $:V'+s4o  
    factory = new MP3Factory(); ^)Xl7d|m+  
    break; [z$th  
  //视频媒体 OD !b*Iy|  
case ("rm"): 2xvTijO0  
    factory = new RMFactory(); !|{T>yy  
    break;   6q ._8%  
  //其他类型略; [psW+3{bG  
} w-l:* EV8  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); R]e?<,"X  
player.Play(factory.CreateMedia()); c%_I|h<?iT  
} UD`bK a`E  
$pK2H0c  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 g+oSbC  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: 4S>A}rWz  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {)]5o| Hx  
{ GGcN aW'  
IMediaFactory factory = null; mGZ^K,)&OR  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ZI4[v>  
{     :@zz5MB5@  
  case ("mp3"): 6p%;:mDB  
    factory = new MP3Factory(); p`lv$ @q'  
    break; 5y;texsj[  
    //其他类型略; -@{5 u d  
  case ("rm"): I!?-lI@(  
    factory = new RMFactory(); UU')V  
    break;   aMQfg51W:  
  //其他类型略; t<5 $85Y~  
}  L5/J  
IMedia media = factory.CreateMedia(); LY b@0O<w  
media.Play(); ~;nh|v/e  
} [+EmV>Y  
.6Tan2[%  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 H^{Eh  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 ?|LR@M!S7  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 4{JoeIRyz  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: :/ ,h)h)|  
zKB$n.H  
<appSettings> 2TB>d+  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> R7u&`  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> $d 2mcwh\  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 1+|s   
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" />  }t}y  
</appSettings>  nen(  
EYNi`  
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: $'FPsoH  
private void InitMediaType() rM/Ona2x  
{ -0rc4<};h  
cbbMediaType.Items.Clear(); &5:83#*Oj  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) qScc~i Oq  
{ y/57 >.3  
    cbbMediaType.Item.Add(key); I;xrw?=\L  
} (Tt\6-  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; CX/ _\0 G4  
} d>[=]  
H/"$#8-/  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Q-<N)K$F(4  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ayR=GqZ1  
{ 3Au3>q,  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); SPfz/ q{  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); W]b>k lp;  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; m{T:<:q~  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, #[$^M:X.  
factoryDllName).Unwrap(); 5Fa.X|R~  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Fq\vFt|m<  
media.Play(); S"+X+Oxp7?  
} jroR 2*  
2wR?ON=Q  
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。 5=Cea  
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: V0 70oZ  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 @@->A9'L  
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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