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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) l6[lJ0Y  
u!N{y,7W)  
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。 *0Gz)'  
一、传统过程化设计思想 nD" ~?*Lt  
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: V@=V5bZLs  
public class MediaPlayer #y]3LC#)^G  
{   4"\ yf  
private void PlayMp3() =j0x.f Se  
{ ANH4IYd3  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); P,gdnV ^  
} k6IG+:s  
 V[pvJ(  
private void PlayWav() A CNfS9M_w  
{ 2=PBxDs;  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); TY;U2.Ud  
} NCA {H^CL  
FqA3  {  
public void Play(string audioType) D y6$J3 r  
{   N$?cX(|7  
  switch (audioType.ToLower()) ( g :p5Rl  
  { M/V(5IoP (  
    case ("mp3"): +V v+K(lh$  
    PlayMp3(); z*~YLT&  
    break; $7I] `Jt  
    case ("wav"): _8K%`6!"Z  
    PlayWav(); sc`"P-J+vp  
    break;       kR.wOJ7'  
  }   e{G_GycH  
} PX".Km p.  
} ApPy]IdwX  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 QL"gWr`R  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 D_|B2gdZY  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! hQJWKAf,/  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 a! Yb1[  
二、面向对象设计思想 P#GD?FUc  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! AZFWuPJo  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: >e5zrgV  
public class MP3 Q882B1H  
{ t\j!K2  
public void Play() d+z[\i  
{ urY`^lX~  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); G2mNm'0  
} F N"rZWM  
} X<Za9  
b5ie <s  
public class WAV UPCQs",  
{ zCXqBuvu1  
public void Play() [ET6(_=b  
{ m^!Sv?hV  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); yYAnwf  
} 4".J/I5u  
} .PVLWW  
GCE!$W  
Public class MediaPlayer ?)A2Kw>2  
{ 1czG55 |  
  switch (audioType.ToLower()) d5xxb _oE  
  { KS!yT_O  
    case ("mp3"): ui.'^F<  
        MP3 m = new MP3(); ;?9A(q_Z  
    m.Play(); }F{=#Kqn^  
    break; &>}.RX]t  
    case ("wav"): +!&$SNLh(  
    WAV w = new WAV(); :B#EqeI  
w.Play(); y~#\#w {  
    break;       zi!#\ s^  
  } t/:w1rw  
}   O4+F^+qN  
  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。 <GWR7rUH  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) P!+v:'P5f  
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。 :k!j"@r  
public class AudioMedia `!c,y~r[  
{ x72G^`Wv  
public void Play() GfsBQY/  
{ 4UCwT1  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); <Ry $7t,  
} RebTg1vGu  
} eOrYa3hQ  
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)。 IhW7^(p\  
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: ]t/f<jKN^  
public abstract class AudioMedia *C_[jk@6  
{ ,RK3eQ  
public abstract void Play(); _om[VKJd  
} KSOO?X0j  
'0Zm#g  
public class MP3:AudioMedia a>b8- j=J  
{ w`#fH  
public override void Play() 8IWw jyRr  
{ 6GOg_P  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); q z:]-A  
} *]!l%Uf%  
} #{>uC&jD  
jaqV[*440U  
public class WAV:AudioMedia ;f(n.i  
{ ('BLU.7IX  
public override void Play() !Zj#.6c9  
{ @ KJV1t`  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Ars,V3ep  
} uo 4xnzc  
} t&pGQ  
i puo}  
public class MediaPlayer  QT_^M1%  
{   L<E/,IdE  
  //根据需要完成任务的单向分派 ~>w:;M=sV8  
public void Play(AudioMedia media) fM9xy \.  
{   5Jd` ^U  
  media.Play(); !OQuEJR  
} 0x4l5x$8  
} ER2V*,n@  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 LT& /0  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 7?"9J `*  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: ]0YDb~UB  
public abstract class VideoMedia 9/Wn!Ld  
{ hOn  
public abstract void Play(); h {H]xe[Q  
} 5C65v:Q`N  
@|'Z@>!/pV  
public class RM:VideoMedia wNR=?Z~  
{ /gX%ABmS  
public override void Play() ebD{ pc`&  
{ %\l0-RA@<  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 6,zDBax  
} ]wR6bEm7  
} p`L L   
ex:3ua$N  
public class MPEG:VideoMedia ]eD[4Y\#t  
{ }M="oN~w  
public override void Play() YZ{;%&rB  
{ d>~`j8,B  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); e~*S4dKR  
} Ss+F9J  
} LiF.w:}  
@M9_j{A  
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。 >!<V\ Fj1  
  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: vS2(Q0+TZi  
,`+Bs&S 8  
public interface IMedia Y& m<lnB  
{ 3} l;  
void Play(); z(r" JNO@  
} ]svw CPu C  
zM)M_L  
public abstract class AudioMedia:IMedia I>!|3ElT  
{ .$OjUlzr-H  
public abstract void Play(); 5 5a@)>h  
} + p'\(Z(  
 @}Pw0vC  
public abstract class VideoMedia:IMedia i'9e K O  
{ 7~L|;^(  
public abstract void Play(); %va[jJ  
} U <|B7t4M  
"hfw9Qm  
这样再更改MediaPlayer类的代码: : qr} M  
public class MediaPlayer @!Y.935/0  
{   ?!rU |D  
public void Play(IMedia media) z[%[bs2{  
{   J511AoQ{R  
  media.Play(); ;Xz(B4N~o  
} qP@L(_=g  
} \?[O,A  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 -<_+-t  
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。 =:kiSrBS3t  
  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。 z)r8?9u  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) }D(DU5r  
{ T$f:[ye]Z  
IMedia media = null; N" 8*FiZ|  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) n&3iz05}  
{ "Fo  
  case ("mp3"): JB641nv  
    media = new MP3(); se }pdL}  
    break;  `NTM%# w  
        //其它类型略; & %@/Dwr  
  case ("rm"): ?]759,Q3L  
    media = new RM(); ccIDMJ=2  
    break;    ?L`MFR  
  //其它类型略; xq8}6Q  
} z&\Il#'\m+  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); xzuPie\  
player.Play(media); 't||F1X~J  
} ))8Emk^Q{  
Pm;x]Aj  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 MHC.k=  
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。 9;}L{yve  
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。 " 6 uTo0  
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。 z0EjIYI[N  
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: _Ac/ir[,:  
public interface IMediaFactory IptB.bYc  
{ 3RBpbTNWp  
IMedia CreateMedia(); @2-Hj~  
} liBAJx  
]b5%?^Z#  
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: ,AGM?&A  
public class MP3Factory:IMediaFactory WsG"x>1n  
{ 7-g]A2N  
public IMedia CreateMedia() $%N;d>[U,  
{ 3sd{AkD^  
  return new MP3(); P2A]qX  
} 5WrIg(l  
} O6*'gnke  
//其它工厂略; * ePDc'   
\<0G kp  
public class RMFactory:IMediaFactory FN{H\W1cf  
{ xkk@ {}J\  
public IMedia CreateMedia() ::^qy^n  
{ <DA{\'jJ  
  return new RM(); w !=_  
} [u!p-  
} 0R2S@4%Y  
//其它工厂略; Ngm O0H  
pe`TH::p  
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。 }.fZy&_  
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: "t3uW6&  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) tal>b]B;  
{ $9LGdKZ_D  
IMediaFactory factory = null; p 02nd.R6  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) f }evw K[S  
{ F:[Nw#gj/  
  //音频媒体 %RfY`n  
  case ("mp3"): P>yG/:W;  
    factory = new MP3Factory(); Zi2Eu4p l{  
    break; =H.<"7  
  //视频媒体 kx;xO>dC  
case ("rm"): 0XBBA0t q  
    factory = new RMFactory(); wI1M0@}PV  
    break;   6Y92&  
  //其他类型略; b n<I#ZH2  
} )D6'k{6M  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 0{U]STj  
player.Play(factory.CreateMedia()); i4{ /  
} 2yi*eR  
Kd AR)EU>  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 ArEH%e  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: @4W\RwD  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) e$p1Th*|]4  
{ EDP I*@>  
IMediaFactory factory = null; 1%]{0P0?[  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 4X(1   
{     +Zty}fe  
  case ("mp3"): z$8e6*  
    factory = new MP3Factory(); 5W:Gl?$S}  
    break; kcma/d  
    //其他类型略; ~,M;+T}[r  
  case ("rm"): b6?Xo/lJ.  
    factory = new RMFactory(); I49=ozPP  
    break;   g#9*bF  
  //其他类型略; K\Y6 cj  
} rH} Dt@  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 3LmBV\["  
media.Play(); (Ay4B*|!  
} g O\f:Pg  
|aOnV,}  
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。 nCSd:1DY  
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。 D/!eov4"  
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。 Js^r]=\F'  
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: @Z=y'yc'y.  
-6 7f33  
<appSettings> {_k!!p6  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 7Da^Jv k  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> >FE QtD~F  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> u}@% 70A  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> c-3YSrY  
</appSettings> )n3bi QL_  
4%c7#AX[T  
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: B9;,A;E};  
private void InitMediaType() 9cw4tqTm  
{ =Y=^]ayO/  
cbbMediaType.Items.Clear(); 46.q a nh  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) [<3Q$*Ew  
{ [u9S+:7"  
    cbbMediaType.Item.Add(key); [&]YVn>kj  
} ytBxe]  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; !~$YD*" S  
} Ik@Q@ T"  
gYH:EuY,  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: vI:bl~  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ,{mf+ 3&$,  
{ w3]0 !) t1  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ][>M<J  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 'mY,>#sT  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; q%=7<( w  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, /iJcy:J  
factoryDllName).Unwrap(); 37M[9m|D*  
IMedia media = factory.CreateMedia(); M@LaD 5  
media.Play(); N- ?|]4e/  
} :0TSOT9.  
x x`8>2T#e  
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。 #*;fQ&p  
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: t73Z3M  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 scPq\Qd?O  
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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