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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) Nofu7xiDw[  
1-;?0en&0  
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。 jPu5nwvUV>  
一、传统过程化设计思想 =LH}YUmd  
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: h#f&|* Q5m  
public class MediaPlayer 4B O %{  
{   CUmH,`hu  
private void PlayMp3() 89eq[ |G_  
{ d;suACW  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); %|Hp Bs#'  
} ~\_T5/I%  
jD< pIHau  
private void PlayWav() H"YL k  
{ j64 4V|z  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); <4?*$  
} }~enEZ  
%JoxYy-  
public void Play(string audioType) 6n w&$I  
{   ,a(O`##Bn  
  switch (audioType.ToLower()) Wpm9`K  
  { H*!5e0~rR  
    case ("mp3"): 4Z%Y"PL(K  
    PlayMp3(); X.J  
    break; /#q")4Mf  
    case ("wav"): /(6zsq'v|  
    PlayWav(); }ymvC  
    break;       Z$2L~j"=!  
  }   ]if;A)'  
} 6&!l'[hU  
} (.^8^uc 7X  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 -Ds|qzrN%  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 LF=c^9t  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! wL eHQ]  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 7!d$M{0"  
二、面向对象设计思想 Yw"P)Zp  
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%8+t)  
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: kV^?p  
public class MP3 L{PH0Jf  
{ hLA;Bl  
public void Play() a&5g!;.  
{ APHPN:v  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); p{H0dj^|  
} ep?:;98|t  
} 0$Ff#8  
t"YIq/08  
public class WAV d^aNR Lv  
{ 5~xeO@%I  
public void Play() %Dyh:h   
{ Mvof%I  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); iSd?N}2,I  
} m`9^.>]P  
} xii$e  
0eA5zFU7  
Public class MediaPlayer |!b9b(_j9  
{ {})y^L  
  switch (audioType.ToLower()) IQ{?_'  
  { UX}*X`{  
    case ("mp3"): 3}4#I_<$F@  
        MP3 m = new MP3(); G2@KI-  
    m.Play(); )5i* /I\  
    break; ?'+8[OHiF^  
    case ("wav"): FW^.m?}|  
    WAV w = new WAV(); C={mi#G[/  
w.Play(); @.o@-3k  
    break;       /+P5)q TKL  
  } hO;9Y|y  
}   `@\^m_!}  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 cs5ix"1A  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 8nu> gA  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 Ki 3_N*z  
public class AudioMedia (w2(qT&O  
{ > ZDC . ~  
public void Play() q] ZSj J  
{ syMm`/*/G-  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ?z"YC&Tp  
} _S<?t9mS  
} Z!)f*  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 rIPl6,w~  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: `r.N  
public abstract class AudioMedia x vJ^@w'  
{ H /%}R  
public abstract void Play(); 2lJZw@  
} {kG;."S+K  
x~(y "^ph  
public class MP3:AudioMedia jNqVdP]d\  
{ J(hA^;8:  
public override void Play() UC#"=Xd 4  
{ <[5#c*A  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); f-]><z  
} G|V\^.f<  
} (olLB  
UFk!dK+  
public class WAV:AudioMedia %%x0w^  
{ r4S=I   
public override void Play() i"fCpkAP  
{ L`pY27 |  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); UhA_1A'B  
} ul$omKI$}  
} HYFN?~G  
|Ib.)  
public class MediaPlayer Y`=z.D{  
{   1!s!wQgS  
  //根据需要完成任务的单向分派 &$Ci}{{n#  
public void Play(AudioMedia media) "_oLe;?$c  
{   .SBc5KX  
  media.Play(); G)4SWu0<t  
} m/" J s  
} QP<FCmt8  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 ?GfxBZWJ  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 s!i:0}U  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: 2i"HqAB  
public abstract class VideoMedia %U:C|  
{ @oA0{&G{  
public abstract void Play(); ,aYU$~o#  
} d{l{P] nr  
Jbkt'Z(&J  
public class RM:VideoMedia  "YD.=s  
{ 6,3}/hgWJ$  
public override void Play() P_mi)@  
{ @7]\y7D  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); vQcUaPm\$  
} _Z0\`kba+  
} K~$35c3M  
c-|kv[\a  
public class MPEG:VideoMedia DUQ9AT#3  
{ |thad!?  
public override void Play() 0ovZ&l  
{ /xF 9:r  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 6VGo>b;  
} k|l5"&K~.  
} {Bc#?n  
?|)rv  
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。 %db3f z  
  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: <qr^Nyo4  
,Z?m`cx  
public interface IMedia #[Z<=i~C  
{ nc- Qz  
void Play(); a\>+=mua  
} l-Fmn/V  
m_(E(_  
public abstract class AudioMedia:IMedia M;V&KG Z  
{ MHGjvSx  
public abstract void Play(); 2S'AIuIew  
} *J.c $1#h  
#*+;B93 )  
public abstract class VideoMedia:IMedia gfx oJihE  
{ ,R8n,az  
public abstract void Play(); C1n? ?Y[  
} iq,ah"L  
rAL1TU(vm  
这样再更改MediaPlayer类的代码: *-{Omqw  
public class MediaPlayer a4:`2  
{   sK#H4y+<  
public void Play(IMedia media) hl*MUD,  
{   |^>u<E5  
  media.Play(); Z0{f  
} oy`3r5g   
} EgFl="0  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 }Z^FEd"y  
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。 Zb}`sk#  
  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。 M\9IlV?'  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) w<btv]X1  
{ |e~u!V\m  
IMedia media = null; Ia=&.,xub  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) rA[nUJ,  
{ ;B*L1'FF%t  
  case ("mp3"): !B0v<+;P8  
    media = new MP3(); Y=hP Erw  
    break; /j$$0F>s7  
        //其它类型略; vY4WQbz(  
  case ("rm"): >\Z lZ  
    media = new RM(); $#F;xys  
    break;   z9I1RX V  
  //其它类型略; sYl&Q.\q  
} gv`%Z8u(  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ]aREQ?ma&z  
player.Play(media); *X%?3"WH8  
} L,f^mX0<  
D`1I;Tb#  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 [5x+aW%ql  
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。 ="/R5fp  
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。 P0a>+^:%  
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。 "r:H5) !  
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: $:qI&)/  
public interface IMediaFactory 11PLH0  
{ t)YFTO"Jj  
IMedia CreateMedia(); ?SHc}iaU#  
} hgF21Oj9  
I|GV :D  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: J11dqj  
public class MP3Factory:IMediaFactory 5hlJbWJa  
{ kt;}]O2%R  
public IMedia CreateMedia() s4^[3|Zrr0  
{ 0 =3FO}[u  
  return new MP3(); T^rz!k{  
} J,CJPUf&  
} /+Wb6{lY  
//其它工厂略; S~]8K8"sT  
n P0Ziu'{  
public class RMFactory:IMediaFactory L%TxP6z4A  
{ pyu46iE)  
public IMedia CreateMedia() E!:.G+SEl  
{ #-l!`\@  
  return new RM(); I|Vk.,  
} N )b|  
} at_dmU2[7  
//其它工厂略; gvow\9{|C  
XHU<4l:kl  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 R^n* o  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: 8#[%?}tK  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ~ nLkn#Z  
{ T2c_vY   
IMediaFactory factory = null; .Y=Z!Q  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) K8e4ax  
{ ]L5Z=.z&  
  //音频媒体 SQz$kIZR  
  case ("mp3"): g?k#wj1uH  
    factory = new MP3Factory(); WM~J,`]J  
    break; }TXp<E"\  
  //视频媒体 sDz)_;;%  
case ("rm"): Om&{4a\  
    factory = new RMFactory(); dVY(V&p  
    break;   Q' OuZKhA  
  //其他类型略; Pf^Ly 97  
} [wXwKr  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); /6Jy'"+'0  
player.Play(factory.CreateMedia()); 4]|9!=\  
} ~ wJ3AqNC?  
d()zW7}W  
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。 =R"Eb1  
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: 6KBzlj0T+  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) N,'[:{GOY  
{ r7]?g~zb  
IMediaFactory factory = null; iA1;k*) q  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) W(]E04  
{     Mp DdJ,  
  case ("mp3"): a:(: :m  
    factory = new MP3Factory(); "(HA9:  
    break; KoxGxHz^Y3  
    //其他类型略; { ="Su{i}}  
  case ("rm"): lEVQA*u[  
    factory = new RMFactory(); 2l\D~ y  
    break;   7g4M/?H}K  
  //其他类型略; khKv5K#)  
} O>tC]sm%  
IMedia media = factory.CreateMedia(); gKm@B{rC  
media.Play(); 0C"PC:h5  
} 7Y_fF1-wY  
O9Jx%tolF%  
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。 YokZar2a0  
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。 H L}sqcp  
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。 qCxD{-9x{  
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: % RBI\tj  
2f}K #i8   
<appSettings> )Yy#`t  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ,_5YaX:<4  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> Jm*M7g j  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> {m*V/tX  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> rhzv^t  
</appSettings> _taHf %\4  
O[5_ 9W 4  
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: d-#u/{jG)  
private void InitMediaType() #*7/05)  
{ &?5{z\;1"  
cbbMediaType.Items.Clear(); 6S&=OK^  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) g~$GE},,  
{ @FnI?Rx  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 7am/X.  
} >TQBRA;'  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; GP7) m  
} w50Bq&/jX  
fW4cHB 9|  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: [iO$ c]!H  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) *]E7}bqb  
{ 95gsv\2  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Vm,f3~  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 3Q!J9t5dc  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; w$U/;C  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, SceCucT  
factoryDllName).Unwrap(); 6yl;o_6:  
IMedia media = factory.CreateMedia(); )68fm\t(  
media.Play(); &xiDG=I#  
} 6Qzu-  
LGo@F;!n  
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。 +~i+k~{`H  
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: 0:B^  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 mrLx]og,  
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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