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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) )Ac,F6w  
J2VPOn  
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。 (t@)`N{  
一、传统过程化设计思想 wz:e\ !  
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: d5gwc5X  
public class MediaPlayer NzQvciJ@"  
{   }?Y -I> w  
private void PlayMp3() iptA#<Yj  
{ L!Y|`P#Yr  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Ln,<|,fZN  
} X^eyrqv  
Ljz)%y[s  
private void PlayWav() 2T2<I/")O  
{ G^)]FwTs  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); a^J(TW/  
} ]C,j80+pK  
}VJ>}i*  
public void Play(string audioType) ,g7O   
{   hTLf$_|P  
  switch (audioType.ToLower()) yg}O9!MJ  
  { ct-Bq  
    case ("mp3"): YM_[   
    PlayMp3(); ^aAs=KditO  
    break; {"Sv~L|J;  
    case ("wav"): \UK}B  
    PlayWav(); 5\quh2Q_  
    break;       Ro2V-6 /  
  }   #1J ,!seJ  
} wL),/i&<  
} c.]QIIdK  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 1w7tRw  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 }kmAUaa,Z  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! cF15Mm2  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 I*a@_EO  
二、面向对象设计思想 #(614-r/  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ?fy37m(M}  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: /K li C\  
public class MP3 d {U%q d  
{ +&G(AW  
public void Play() |"LHo  H  
{ fU$Jh/#":  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); P I"KY@>H  
} ZUHW*U.  
} @~hy'6/  
9]=J+ (M  
public class WAV jq)Bj#'7  
{ n+=qT$w)  
public void Play() $;Fx Zkp  
{ Xf&YcHo  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Gn 9oInY1  
} eWv:wNouk  
} ^oPFLez56  
9~~NxWY%x  
Public class MediaPlayer 1<m`38'  
{ L-?ty@-i  
  switch (audioType.ToLower()) !8UIyw  
  { +C!GV.q[  
    case ("mp3"): QYo04`Rl  
        MP3 m = new MP3(); :& Dv!z  
    m.Play(); kfas4mkc  
    break; *.nSv@F  
    case ("wav"): aWTurnee^  
    WAV w = new WAV(); ZJs~,Q  
w.Play(); D1y`J&A>Q  
    break;       -hnNa A  
  } G)s.~ T  
}    ri4z^1\  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 "|(.W3f1  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) m@kLZimD  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 ddN(L`nd  
public class AudioMedia VCc=dME  
{ ^9,^ BHlC0  
public void Play() =A,B'n\R  
{ `G!HGzVx;j  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 4$VDJ  
} 5 OWyxO3{  
} }6a}8EyFP  
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)。 b EcN_7  
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: *ilh/Hd>  
public abstract class AudioMedia )I*(yUj  
{ eV}"L:bgJ  
public abstract void Play(); B \R X  
} ShC$ue?Q  
' :_9o5I  
public class MP3:AudioMedia ktfm  
{ .:&`PaMt  
public override void Play() mTu>S  
{ 9+9g(6  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); yOz6a :r  
} ' 8)kFR^9  
} 8'@5X-nD  
15J"iN2"W  
public class WAV:AudioMedia Y910\h@V  
{ yH" i5L9  
public override void Play() Szt2 "AR  
{ [(Z(8{3i  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ^=^\=9" b  
} KJyCfMH&:@  
} A{\?]]/  
X>`03?L  
public class MediaPlayer vW eg1  
{   =cV|o]  
  //根据需要完成任务的单向分派 Z4Q]By:/L  
public void Play(AudioMedia media) O'(Us!aq  
{   ( gg )?  
  media.Play(); AJB NM  
} sm'_0EUg  
} j=T8 b  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 f@YdL6&d-  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 BhDg\oxZ  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: +0U=UV)U  
public abstract class VideoMedia s1wlOy  
{ d@ 8M_ O |  
public abstract void Play(); :AlvWf$d  
} m2^vH+wD  
cdkEK  
public class RM:VideoMedia  &ox  
{ yfV]f LZ  
public override void Play() V5$ Gb6?K  
{ P^"RH&ZQJ  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); '|=Pw  
} ?WXftzdf6u  
} )rP,+B?W  
\azMF}mb  
public class MPEG:VideoMedia v\|jkzR5Y  
{ `w#VYs|k  
public override void Play() nxV!mh_  
{ OEaL2T  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 6oLOA}q   
} eb`3'&zV&)  
} &c!6e<o[p  
vC>2%Zgf-  
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。 W7 A!QS  
  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: Ox#vW6;)  
G7Ck P  
public interface IMedia U&6A)SW,k  
{ h[qZM  
void Play(); ?7wcv$K5  
} k^|z.$+  
]@Y!,bw&  
public abstract class AudioMedia:IMedia IrZ\;!NK  
{ &4evh<z  
public abstract void Play(); >3D1:0Sg  
} Vx.c`/  
X<IW5*   
public abstract class VideoMedia:IMedia oS$7k3s fj  
{ 40MKf/9  
public abstract void Play(); D$4GNeB+#  
} 'z,kxra|n  
\5&Mg81  
这样再更改MediaPlayer类的代码: R98YGW_ dT  
public class MediaPlayer ^@8XJ[C,_  
{   `},:dDHI  
public void Play(IMedia media) :k ?`gm$  
{   ;/kd.Q  
  media.Play(); B|a<=~  
} Dk sn  
} Drtg7v{@\  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 OKm,iIp]  
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。 ?bM%#x{e  
  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。 Uf+y$n-  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) TYD( 6N  
{ !m:WoQ/  
IMedia media = null; ;"IWm<]h;-  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Uv[a ~'  
{ ($`IHKF1.l  
  case ("mp3"): _Ycz@Jn  
    media = new MP3(); /9kxDbj  
    break; XdThl  
        //其它类型略; 7#+Ih-&EQ  
  case ("rm"): ~Yc~_)hD  
    media = new RM(); %t,42jQ9  
    break;   ^A&{g.0  
  //其它类型略; (*r2bm2FPO  
} ]T/%Bau  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); yLLA:5Q1  
player.Play(media); U@).jpN  
} _ZavY<6  
!I1p`_(_7  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 =7TWzUCO#  
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。 T rh t2Iv  
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。 b+:mV7eX  
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。 Txo{6nd/  
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: ZiY2N*,VO  
public interface IMediaFactory 7Z:3xb&>   
{ 9\?&u_ U"  
IMedia CreateMedia(); p*jU)@a0  
} $]#8D>E&  
N)cODy([  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: u q 9mq"  
public class MP3Factory:IMediaFactory !QAndg{;D  
{  !{V`N|0  
public IMedia CreateMedia() yx`@f8Kr  
{ ='D%c^;O8'  
  return new MP3(); bE% Hm!  
} 'X+aYF }Ye  
} H#GR*4x  
//其它工厂略; 5K9W5hA:D  
(9( xJ)  
public class RMFactory:IMediaFactory .(Ux1.0C  
{ >.P* lT  
public IMedia CreateMedia() qU6!vgM&  
{ gmu.8  
  return new RM(); b/*QV0(  
} q*R~gEi#yk  
} i/ o  
//其它工厂略; `2U,#nZ 4  
V9< E `C  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 Z\C"/j<y  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: zx "EAF{  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) i: -IZL\  
{ 7ojh=imY  
IMediaFactory factory = null; "K>!+<  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 9{nU\am!\  
{ " Ke_dM  
  //音频媒体 o|n;{zT"  
  case ("mp3"): J%ws-A?6rN  
    factory = new MP3Factory(); H h](n<Bs  
    break; kKbbsB  
  //视频媒体 H4v%$R;K  
case ("rm"): o+OX^F0  
    factory = new RMFactory(); :, H_ e! X  
    break;   |:(BI5&S  
  //其他类型略; k(>J?\iNW  
} PNLlJlYlP  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 24InwR|^  
player.Play(factory.CreateMedia()); OdyL j  
}  A|IPQ=  
~qb?#IY]`  
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。 D.AiqO<z  
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: wMF1HT<*  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 2\$<&]q  
{ }1CO>a<  
IMediaFactory factory = null; hHw1<! M  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 8_>:0(y  
{     u (r T2  
  case ("mp3"): "OUY^ cM  
    factory = new MP3Factory(); X+emJ&Z$@  
    break; Rbm+V{EF&  
    //其他类型略; ' )F@em  
  case ("rm"): -,=)O  
    factory = new RMFactory(); Np9Pae'  
    break;   _mdJIa0D6k  
  //其他类型略; jkuNafp}  
} )tV]h#4  
IMedia media = factory.CreateMedia(); $a\X(okx  
media.Play(); tvzO)&)$  
} _jkJw2+s\  
v/KTEM  
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。 B7{j$0fm*  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 ]6=opvm  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 +W>tdxOh  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: V/OW=WCzN  
R'K /\   
<appSettings> ~c1~) QzZ  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> u_WW uo  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> NFIFCy!  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> }?{. 'Hv0  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> \<%FZT_4~  
</appSettings> &@7|_60  
K1<l/ s  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: N/^[c+J  
private void InitMediaType() l%2B4d9"v  
{ 1 d.>?^uE  
cbbMediaType.Items.Clear(); wL0"1Ya  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) kgmb<4p  
{ jS/$ o?  
    cbbMediaType.Item.Add(key); U/(R_U>=  
} yCg>]6B  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; H<b4B$/  
} 4f0dc\$  
GEb)nHQq  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: WWTJ%Rd|  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) yNx"Ey dk`  
{ XnvaT(k7Y  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 8{Svax(  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); I#p-P)Q%S  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; )./'RE+(k  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, KRcg  
factoryDllName).Unwrap(); x2f_>tu2  
IMedia media = factory.CreateMedia(); FUPJ&7+B  
media.Play(); T5U(B3j_  
} IZ4jFgpR  
} % |GV  
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。 {24Pv#ZG#^  
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: 'Uo:b<  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ~u-`L+G"6  
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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