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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) p}O[A`  
;$$.L bb8  
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。 2C_/T8  
一、传统过程化设计思想 *Z C$DW!-  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: f<v:Tg.[  
public class MediaPlayer J}37 9  
{   bO\E)%zp  
private void PlayMp3() a>XlkkX  
{ T9=55tpG9  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); m*Q*{M_e  
} bf1EMai"  
^=V b'g3P~  
private void PlayWav() P gK> Z,  
{ 76rRF   
  MessageBox.Show("Play the wav file."); mj9r#v3.  
} No G`J$D  
z;d]=PT  
public void Play(string audioType) h,%b>JFo  
{   K~ShV  
  switch (audioType.ToLower()) {m2lVzK  
  { mDJN)CX  
    case ("mp3"): |B/A)(c yV  
    PlayMp3(); AEr8^6  
    break; I-?Dil3  
    case ("wav"): Jt}0%C3d  
    PlayWav(); >@wyiBU  
    break;       hAv.rjhw_  
  }   _k2*2db   
} tWN hFQ'  
} $wx)/t<  
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。 /WWD;keP5  
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。 s`Z'5J;S  
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! v<c@bDZ>  
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。 d0MF\yxh  
二、面向对象设计思想 kz+OUA@~  
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! qe"t0w|U?  
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: 7 G<v<&  
public class MP3 3'D<'S}[  
{ ~Dz`O"X3  
public void Play() FSn&N2[D  
{ 3A>Bnb  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); h8me.=S&  
} WC<K(PP  
} uw,p\:D&  
s#*T(pY  
public class WAV [h^>Iq (Z  
{ DsZBhjCB  
public void Play() 4OOH 3O  
{ pk,]yi,ZF  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Yf=Puy}q  
} 3Sb'){.MT+  
} .*z Wm  
ollk {N  
Public class MediaPlayer sq~9 l|F  
{ A:-r 2;xB  
  switch (audioType.ToLower()) Ug1n4X3FKn  
  { lE@ V>%b  
    case ("mp3"): d}`Z| ex  
        MP3 m = new MP3(); 8Q2qroT  
    m.Play(); a.O pxd  
    break; p^uX{!  
    case ("wav"): R<GnPN:c  
    WAV w = new WAV(); jR[3{ Reo  
w.Play(); :s5wFumD  
    break;       4I97<zmrT  
  } >|S&@<  
}   (+^z9p7/!  
  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。 byW9]('e  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) E0o?rgfdq  
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。 9< $n'g  
public class AudioMedia ?=\&O=_ln  
{ 5i42o+'  
public void Play() 71GyMtX   
{ #-*#? -  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ^OWA   
} '!wI8f  
} tDk!]  
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)。 2iJ)K rw  
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: `$5 QTte  
public abstract class AudioMedia :g`j gn 0  
{ ][IEzeI_LN  
public abstract void Play(); fd<a%nSD  
} CC<(V{Png  
ZWH9E.uj  
public class MP3:AudioMedia -~'{WSJ  
{ #rkz:ir4  
public override void Play() f*IC ZM  
{ Z&VH7gi  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); x]=s/+Y  
} 7ZsBYP8%  
} k,mgiGrQ  
c\\'x\J7  
public class WAV:AudioMedia BS_ 3|  
{ AJ0 ;wx  
public override void Play() ^DW vzfj  
{ ]?#E5(V@x  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); % >\v6ea  
} >&z=ktB  
} s G6ts,={  
t(R Jc  
public class MediaPlayer \69h>h  
{   {Hu@|Q\ ~&  
  //根据需要完成任务的单向分派 <V~B8C!)  
public void Play(AudioMedia media) oY K(=j  
{   ~Gz b^  
  media.Play(); 8NJxtT~0c~  
} *@zh  
} 'wg>=|Q5  
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)。 "^UJC-  
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。 FZ0wtS2  
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: +p Y*BP+~i  
public abstract class VideoMedia |*T3TsP u  
{ ~g|Z6-?4Jj  
public abstract void Play(); B,_/'DneQK  
} 1#D&cx6  
%\|9_=9Wn  
public class RM:VideoMedia {%"n[DLps  
{ $q iY)RE  
public override void Play() pr) `7VuKp  
{ !G8=S'~~  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); !pqfx93R*  
} a At<36{?  
} )#H&lH  
T.}wcQf&*  
public class MPEG:VideoMedia e@ mjh,  
{  `u 't  
public override void Play() ~fV\ X*  
{ ^]cl:m=*  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); '<JNS8h  
} D["~G v  
} ye-EJDZN  
U $2"ZyFii  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 4Ucs9w3[  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: aJ{-m@/ 5  
e}u68|\EC  
public interface IMedia Hrk]6*  
{ \|gE=5!Am=  
void Play(); ]27  
} )43\qIu\  
0{q>'dv  
public abstract class AudioMedia:IMedia 1z6$>{FUR  
{ QCD MRh n  
public abstract void Play(); J_|LG rt})  
} F+m%PVW:  
tpY]Mz[J  
public abstract class VideoMedia:IMedia v><c@a=[  
{ :]rb}1nLB  
public abstract void Play(); /TndB7l"3  
} UD!-.I]  
t4P`#,:8  
这样再更改MediaPlayer类的代码: xk:=.Qqh  
public class MediaPlayer GGQ%/i]:  
{   %6%~`((4  
public void Play(IMedia media) ~O c:b>~  
{   b4R;#rm  
  media.Play(); 3 i;sB  
} y v58~w*"  
} mM$|cge"  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 JH|]B|3  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 @7? O#WmL  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 Xt .ca,`U  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #hZ`r5GvTj  
{ E-`3}"{  
IMedia media = null; ++=f7y u  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) vmj'X>Q  
{ ;}dvc7  
  case ("mp3"): s?5vJ:M Xr  
    media = new MP3(); mp:xR^5c  
    break; Z^[ ]s1iP}  
        //其它类型略; Im g$D*BM  
  case ("rm"): 4F`&W*x  
    media = new RM(); z|$M,?r'  
    break;   BI|TM2oa  
  //其它类型略; P{ K;vEp  
}  CK"OHjR  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); tgVMgu  
player.Play(media); 7@1GSO:Yf  
} ]i:_^z)R  
[2P6XoI#  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 N*`qsv 0  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 H,3WdSL`K  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 K0usBA  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 _m.w5nJ  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: x>bGxDtu*  
public interface IMediaFactory q21l{R{Y  
{ QMhvyzkS  
IMedia CreateMedia(); PNs*+/-S  
} Xmm) z  
bk=ee7E7>  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: LG+2?+tE"  
public class MP3Factory:IMediaFactory 0 L$[w  
{ KSAE!+  
public IMedia CreateMedia() ;I/ A8<C  
{ I'E7mb<2  
  return new MP3(); {ew; /;  
} 4o<rj4G>  
} N`HiNb [  
//其它工厂略; [0n[\& 0  
3OB=D{$V  
public class RMFactory:IMediaFactory x:6c@2  
{ ,(A $WT@e  
public IMedia CreateMedia() YvG=P<_xw  
{ TYKs2+S6  
  return new RM(); B2,c_[UZ.  
} q|g>;_  
} {ldt/dl~  
//其它工厂略; bP Q=88*  
^m/7T wD  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 ^~;"$=Wf  
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: 7|PB6h3  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Ii&\LJ  
{ Z0[d;m*  
IMediaFactory factory = null; ]Zz.n5c  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ;Rljx3!N  
{ ntntB{t  
  //音频媒体 f#kT?!sP  
  case ("mp3"): !<3!ORFO  
    factory = new MP3Factory(); 0Lf4 ^9N  
    break; Am!OLGG4  
  //视频媒体 U38~m}c  
case ("rm"): =/!RQQ|8o  
    factory = new RMFactory(); !pZ<{|cH  
    break;   >r3SF3XMq  
  //其他类型略;  b]gVZ-  
} 7Fx0#cS"\  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Yi j^hs@eV  
player.Play(factory.CreateMedia()); hXh nJ  
} DF>3)oTF  
4a=QTq0p  
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。 Sh2BU3  
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: akF T 0@9  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 7^7Jh&b)/  
{ s o1hC  
IMediaFactory factory = null; hv`I`[/J  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) +BVY9U?\"  
{     E/zclD5S  
  case ("mp3"): 6f:uAFwG  
    factory = new MP3Factory(); );zLgNx,  
    break; \10KIAQ  
    //其他类型略; nb.|^O?  
  case ("rm"): -wT!g;v;%  
    factory = new RMFactory(); ` {qt4zd0  
    break;   $^_6,uBM[  
  //其他类型略; .e5d#gE0  
} _=cU2  
IMedia media = factory.CreateMedia(); jV[;e15+  
media.Play(); 8iTB  
} !FwNq'Q8$  
4f&"1:  
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。 ? G`6}NP  
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。 )$h!lAo  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 J&iSS9c  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: #aQQd8   
l8khu)\n4R  
<appSettings> la}cGZ; p.  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> fy$?~Ji &  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> Eq%f`Qg+1E  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> .1}1e;f-  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 84!Hd.H  
</appSettings> UiVGOQq  
d_Jj&:"l  
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: Z5 p [*LMO  
private void InitMediaType() Gj?$HFa  
{ 6?Kl L [~  
cbbMediaType.Items.Clear();  !TivQB  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) l/,la]!T  
{ qW`?,N)r  
    cbbMediaType.Item.Add(key); @C<ofg3E  
} &)jq3  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; \1SC:gN*#  
} i),bAU!+m  
'J$@~P  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 4l7 Ny\J  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) zn>+ \  
{ d@p#{ -  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ZS%W/.?  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 1_b*j-j  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; :}yT?LIyP  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, $}Ab R:z  
factoryDllName).Unwrap(); Ia< V\$#  
IMedia media = factory.CreateMedia(); )t KS ooW  
media.Play(); X 5\xq+Ih  
} e=l:!E10  
/z_]7]  
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。 'zbvg0T  
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: E#\Oe_eq~N  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 BN `2UVH  
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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