面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) 8-f2$
0uw3[,I
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。 TGSUbBgU
一、传统过程化设计思想 F.N4Q'2Z
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: ZvQ~K(3
public class MediaPlayer
Iu3*`H
{ G7|CwzMg
private void PlayMp3() aPELAU-
{
y<r@zb9
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); } `X.^}oe
} ~8rVf+bg3
VG)Y$S8.>
private void PlayWav() 8w 2$H
{ m VSaC
MessageBox.Show("Play the wav file."); Or({|S9d2
} {? a@UUvC
l(o;O.dLt
public void Play(string audioType) }]fJ[KbDp
{ 7W7!X\0Y
switch (audioType.ToLower()) ~7kIe+V
{ vt(A?$j|A
case ("mp3"): 1\hh,s
PlayMp3(); P&6hk6#
break; Q&JnF`*
case ("wav"): U]8 @
PlayWav(); Ao2m"ym
break; 49e~/YY
} _0razNk
} o%~PWA*Qp
} (toN??r
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 @,=E[c
8
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 Q')0 T>F-
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! UNoNsmP
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 vX9B^W||x
二、面向对象设计思想 #]g9O ?0$
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! &efwfnG<
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: J2vaKl
public class MP3 ]j^V5y"
{ 2c%*u {=:
public void Play() #iZ%CY\
{ ^Z6N&s#6
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); S4'\=w#
} 8J5{}4s\f
} @2Spfj_e
+WxZB
public class WAV =P,h5J
{ XBTtfl
&
public void Play() kS\A_"bc
{ KRL9dD,&
MessageBox.Show("Play the wav file.");
>k\lE(
} &*w)/W
} 7yp}*b{s
e>GX]tK
Public class MediaPlayer _&]B
{ ,hggmzA~
switch (audioType.ToLower()) N~Kl{">`
{ SLj2/B0
case ("mp3"): 2V-zmyJs5
MP3 m = new MP3(); zG[GyyAQ
m.Play(); vv9=g*"j
break; =Nc}XFq
case ("wav"): G#|`Bjv"aP
WAV w = new WAV(); 3lZ5N@z69
w.Play(); ]O\m(of
R
break; DbL=2
} XSw!_d
} XAnN<
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。 #RyX}t X,
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) gGtl*9a=
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。 X}-)io
public class AudioMedia LKEf#mp
{ m\XgvpvrP
public void Play() Vk#wJ-
{ F$!K/Mm[
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 9q4%s?)j
} O6P{+xj$
} oX;D|8f
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)。 App9um3:
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: Kgb3>r
public abstract class AudioMedia ;I#f:UQ
{ L^7"I 4=(D
public abstract void Play(); :*/'W5iM
} a$~pAy5C
b!pG&7P
public class MP3:AudioMedia Hxw 7Q?F
{ j$he5^GC
public override void Play() ;QiSz=DyA
{ k9'`<82Y
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ^xpiNP!?a
} _xyq25/
} C
`>1x`n
S(c&XJR
public class WAV:AudioMedia GJ3@".+6
{ pKxq\U
public override void Play() >7fNxQ
{ $O)fHD'
MessageBox.Show("Play the wav file."); [5iBXOmpS=
} ;mi+[`E
} Oh|KbM*vS
=:5o"g
public class MediaPlayer Q`ALyp,9b
{ p1O[QQ|
//根据需要完成任务的单向分派 7a<-}>sU
public void Play(AudioMedia media) HqZ3]
{ gaIN]9wLm
media.Play(); ]{/1F:bcQ
} Y[8GoqE|
} .[qm>j,
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 9(CY"Tc3
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 T+0Z2H
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: "E6*.EtTN#
public abstract class VideoMedia fBi6%
#
{ X<j(AAHE
public abstract void Play(); : }q~<
} _UqE
-+&
nKO4o8js{{
public class RM:VideoMedia BwpSw\\?@
{ -VOMt5u
public override void Play() ?_ V oO
{ 4$wn8!x2|
MessageBox.Show("Play the rm file."); 3O'6 Ae
} f\{ynC2m
} 3T|xUY)G4
$YNW T\FE
public class MPEG:VideoMedia T08SGB]
{ gZ^'hW-{
public override void Play() zo^34wW^
{ p1blPBlp
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); &.ilku/
} V=?qU&r<+
} k v>rv37u
x e!([^l&
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 z"vI-~,YU
不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: ZSUbPz
W{1"
public interface IMedia [T<Z?
{ UrP jZ:K'
void Play(); LO&/U4:
} VsrYU@V
l, [cR?v
public abstract class AudioMedia:IMedia }+F&=-P)
{ [ 1$p}x
public abstract void Play(); GgNqc i,
} w|AHE
p /x]
public abstract class VideoMedia:IMedia WkF60'Hf
{ [`]h23vRW
public abstract void Play(); `>
:^c
} Vp.&X 8
a
St
这样再更改MediaPlayer类的代码: ]c=nkS
public class MediaPlayer T[<deQ
{ PE\.J U
public void Play(IMedia media) ,ezC}V0M
{ d`g)(*
media.Play(); \a}_=O
} v"K #
} q5UD!&W
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ^Fe%1Lnt
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。 vRR(b!Lq
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。 e0nr dM[i
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )^)j=xs
{ 6
#vc"5@M
IMedia media = null; !go$J]T
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) TB@0j
;g
{ {+SshT>J
case ("mp3"): b;K];o-/f
media = new MP3(); qIC9L"I
break; WC pCWtmy
//其它类型略; L#}HeOEi[
case ("rm"): D J:N
media = new RM();
el"XD"*
break; Hx|<NS0}_
//其它类型略; '20S oVp
} F70_N($i
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); wyVQV8+&>
player.Play(media); A;'*>NS
} 'ZUB:R@[
6iZ:0y0t+6
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 ,e{|[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。 A$a>=U|Z8
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 Q6e;hl
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 NF0=t}e
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: v1m'p:7uGB
public interface IMediaFactory ' thEZ
{ "8%z,lHw
IMedia CreateMedia(); %_>+K;<
} S
Y7'S#
l"ZfgJ}W
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: ,Q2?Z:l
public class MP3Factory:IMediaFactory OZ9ud ]@\
{ r@.3.Q
public IMedia CreateMedia() ifYC&5}SI
{ ,m08t9F
return new MP3(); p`CVq `k
} 1/l;4~p7'
} {Iu9%uR>@
//其它工厂略; c'LDHh7b
s.8]qQRr
public class RMFactory:IMediaFactory TlA*~HG<Q
{ iax6o+OG|
public IMedia CreateMedia() qtQB}r8
{ r'GD
return new RM(); { yvKUTq`
} -2\%?A6L
} KkF3E*q\H
//其它工厂略; /;K?Y#mf~j
M.loG4r!
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 >JWW2<
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: UojHlTg#bT
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) f5droys9
{ &E{i#r)'T
IMediaFactory factory = null; >.fN@8[
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) sA}X ha
{ uQYBq)p|
//音频媒体 [|NgrU_.
case ("mp3"): HfN:oww
factory = new MP3Factory(); "\:ZH[j
break; Y unY'xY
//视频媒体 -T 5$l
case ("rm"): I {o\d'/
factory = new RMFactory(); , id`=L=
break; 7H=^~J
//其他类型略; 7ql&UIeQ
} Q~L"Mr8>V
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); vA(')"DDT
player.Play(factory.CreateMedia()); kV mJG#
} 1q&gTv