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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) 8,*3zVk-  
"dtlME{Bx  
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。 %/pc=i|+  
一、传统过程化设计思想 &*gbK6JB  
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: 1Es qQz*$u  
public class MediaPlayer S{:Cu}o  
{   7 :U8 f:  
private void PlayMp3() HeozJ^u\?  
{ r?3Aqi"  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Yqj+hC6>,  
} B9#;-QO  
~kb{K;  
private void PlayWav() PeNF+5s/K  
{ _ECB^s_  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); R=$Ls6z  
} Qxq-Mpx{  
h<NRE0-  
public void Play(string audioType) 8 Z8Y[p  
{   e=>% ^F  
  switch (audioType.ToLower()) G~!C =l  
  { "% Y u wMY  
    case ("mp3"): >| m.?{^  
    PlayMp3(); fp;a5||5  
    break; bE I!Ja  
    case ("wav"): s MZ[d\  
    PlayWav(); mH\@QdF  
    break;       BS2?!;,8  
  }   Oy$<QXj/  
} S(t{&+Wc  
} +tU Q  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 w}`3 d@  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 hSMV&Cs  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! P {H{UKs#  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 Le@? /  
二、面向对象设计思想 sfI N)jh  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! BX3lP v  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: i0ybJOa4  
public class MP3 LNiS`o\  
{ a.,_4;'UE1  
public void Play() +)gB9DoK  
{ O-!,Jm   
  MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  `{}@@]  
} &J(!8y*QyE  
} v3-?CQb(  
*rf$>8~$n  
public class WAV :-Wv>V\t  
{ 8&.-]{Z  
public void Play() 7>,rvW:]  
{ .'lN4x  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); &HL{LnLP@/  
} oD0EOT/E  
} H[nz]s  
L_?$ayZ;  
Public class MediaPlayer a5V=!OoMk  
{ o5 WW{)Q  
  switch (audioType.ToLower()) _9kIRmT{  
  { Tl3"PIb  
    case ("mp3"): 6K 4+0xXv  
        MP3 m = new MP3(); YoAg  
    m.Play(); f:vD`Fz1  
    break; 5\S&)ZA@  
    case ("wav"): D]u=PqHk2  
    WAV w = new WAV(); *P xf#X  
w.Play(); ~6d5zI4\  
    break;       3cThu43c  
  } .Dx2 ;lj  
}   }cW#045es  
  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,#iYJP8  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) q[c Etp28h  
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。 5-w:c>  
public class AudioMedia V(..8}LlD  
{ 6LM9e0oxy  
public void Play() 9v~5qv;  
{ %U?)?iZdL  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); oMc1:=EG  
} 40.AM1Z0f  
} hdg<bZk:  
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)。 v[L[A3`"/  
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: P) 1 EA;  
public abstract class AudioMedia  ?Ib}  
{ b:Dg}  
public abstract void Play(); \h#9oPy  
} sHsg_6~  
%wW'!p-<  
public class MP3:AudioMedia >'Hx1;  
{ |yv]Y/ =  
public override void Play() c&e0OV\m  
{ ^Y 7U1I  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ,8VXA +'_  
} s=U\_koyH  
} xJc.pvVPw  
[YE?OQ7#  
public class WAV:AudioMedia FL&dv  
{ @p]UvqtB@  
public override void Play() \Tkp  
{ PbEQkjE  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); bA *"ei+!  
} JqEb;NiP)5  
} :8]6#c6`74  
e=J*Esc@k  
public class MediaPlayer sam[s4@eQ  
{   F*\4l;NJ  
  //根据需要完成任务的单向分派 ~U%j{8uH  
public void Play(AudioMedia media) OG}KqG!n  
{   ?O7iK<5N  
  media.Play(); @_Sp3nWdu  
} ^ZVO ql&  
} ~`[8"YUL  
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)。 vJThU$s-  
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。 7@a\*|K6  
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: Wr#~GFg  
public abstract class VideoMedia ?(Bl~?zD  
{ eJaUmK:  
public abstract void Play(); !Bj^i cR  
} y@ .b 4  
FfSI n3  
public class RM:VideoMedia a7*COh  
{ Z@oKz:U  
public override void Play() BA*&N>a  
{ U' M|=I'  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 5M.Red.L  
} DaDUK?  
} UM\}aq=,  
#JFYws  
public class MPEG:VideoMedia Gh iHA9.  
{ nX 8B;*p6b  
public override void Play() g]4y AV<2  
{ M:(&n@e  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); )f[C[Rd  
} +C5#$5];  
} XHNkQe  
==`Pb  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 Wl TpX`  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: WG\Q5k4Ba  
oX{@'B  
public interface IMedia 9 tAE#A  
{ B!iFmkCy  
void Play(); h[y*CzG  
} /N%zwj/*  
g/B\ObY  
public abstract class AudioMedia:IMedia v^\JWPR/  
{ DZ2Fl>7  
public abstract void Play(); f-&ATTx`J  
} t)!V +Qcb  
4znH$M>bU  
public abstract class VideoMedia:IMedia C$_G'XI  
{ 8=pv/o  
public abstract void Play(); A$ J9U3+O  
} yWmrdvL  
9BO|1{  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ,3k@L\$.x  
public class MediaPlayer 0}D-KvjyP  
{   4uPH  
public void Play(IMedia media) H7}g!n?  
{   >~^`5a`$uI  
  media.Play(); XJ O[[G`  
} nfa_8  
} '(TmV#3  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ?N`qLGRm  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 gY%OhYtF2  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 qL,ka  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) V07VwVD  
{ (H P z  
IMedia media = null; #)FDl70S8  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) .Nk}Z9L]k  
{ Ej{+U  
  case ("mp3"): !. p  
    media = new MP3(); hAlPl<BO#V  
    break; m|lM.]2_  
        //其它类型略; ]  ~'9  
  case ("rm"): HmW=t}!  
    media = new RM(); <c(&T<$  
    break;   _TrZ'iL}T  
  //其它类型略; N6WPTUQ1mF  
} rykj2/O  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 8-A:k E  
player.Play(media); aDN.gM S  
} X8i[fk1.R  
C/bxfp{?  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 PP],HB+*[  
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。 "~_$T@^k>  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 pL8H8kn  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 ~Po\ En  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: " cNg :  
public interface IMediaFactory WejyYqr34-  
{  k~{Fnkt  
IMedia CreateMedia(); > n1h^AW  
} [#IBYJ.6  
[;*\P\Xih  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: 40R"^*  
public class MP3Factory:IMediaFactory \|blRm;  
{ WFRsSp2  
public IMedia CreateMedia() ~m!#FTc*  
{ :MK:TJV  
  return new MP3(); 1E8$% 6VV  
} uL bp.N8  
} )y(oHRCp->  
//其它工厂略; &<`-:x12_  
u2 Y N[|V  
public class RMFactory:IMediaFactory re]%f"v:5  
{ Ndo}Tk!  
public IMedia CreateMedia() J_|7$ l/  
{ 4C6=77Jr  
  return new RM(); $y8mK|3.3u  
} &ycjSBK  
} 0T(O'v}.  
//其它工厂略; E1#H{)G  
ZTr:xX{R6  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 N`f!D>b:dn  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: Rq"VB.ef&{  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) dJloH)uJZ>  
{ 0 4P.p6  
IMediaFactory factory = null;  c^rC8E  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) *U :VM'a  
{ DE5d]3B  
  //音频媒体 z'?SRK5+  
  case ("mp3"): keae.6[  
    factory = new MP3Factory(); ?Y%}(3y  
    break; w8G7Jy  
  //视频媒体 LFl2uV"  
case ("rm"): 6euR'd^Qi  
    factory = new RMFactory(); d:A\<F  
    break;   +d.u##$  
  //其他类型略; _L8Mpx*E  
} C(f$!~M4b  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); _c[|@D  
player.Play(factory.CreateMedia()); n/xXQ7y  
} ,;9ak-$8p  
{F<)z% ^  
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。 \)FeuLGL9  
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: T@B"BoKU  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 7We?P,A\;  
{ f$Gr`d  
IMediaFactory factory = null; yZ?xt'tn  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) JtSuD>H`"  
{     r;c' NqP  
  case ("mp3"): ~o:rM/!Ba  
    factory = new MP3Factory(); >/(i3)  
    break; F(J\ctha  
    //其他类型略;  -PcS(  
  case ("rm"): Cw6>^  
    factory = new RMFactory(); n>u.3w L  
    break;   wYZy e^7  
  //其他类型略; W/b"a?wE{  
} s.f`.o  
IMedia media = factory.CreateMedia(); d&/^34gn  
media.Play(); )C'G2RV  
} ` 52% XI  
=9kj? u~  
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。 ]\[m=0K  
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。 jn.R.}TT  
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。 @<hF.4,]  
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: R1I I k  
2b; rr  
<appSettings> CW.&Y?>Tv  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> K4iI:  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> xeJ9H~^  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> !x`;>0  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ,O$Z,J4VL  
</appSettings> `Af{H/qiI  
/p[|DJo M  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: b{Z^)u2X  
private void InitMediaType() AQE eIFH  
{ Hlz'a1\:O]  
cbbMediaType.Items.Clear(); pw0Px  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) |Dl*w/n  
{ }@3Ud ' Y  
    cbbMediaType.Item.Add(key); w%>aR_G  
} 5x:Ift *  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; MDMtOfe|  
} }v_p gatC  
szf"|k!  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Zkf 3t>[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) *54>iO- c  
{ qFvg}}^y  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); <m?GJuQ'  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); *LY~l  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; L!CX &  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, v[0DE*p  
factoryDllName).Unwrap(); E"Ya-8d=  
IMedia media = factory.CreateMedia(); kWzuz#  
media.Play(); j lYD~)  
} FZ[@])B  
X=rc3~}f  
这样可以很好地体现了软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。 '"!z$i~G=  
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: `,F&y{ A  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 u5xU)l3  
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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