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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-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  
{ mVSaC  
  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: J2va Kl  
public class MP3 ]j^V5y"  
{ 2 c%*u {=:  
public void Play() #iZ%CY\  
{ ^Z6N&s#6  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); S4'\=w #  
} 8J5{}4s\f  
} @2Spfj_e  
+W xZB  
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{" >`  
  { SL j2/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  
}   X AnN<  
  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\Xgvpv rP  
public void Play() Vk#wJ-  
{ F$!K/Mm[  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 9q4%s?)j  
} O6P{+xj$  
} oX;D|8 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)。 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: Kgb 3>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  
{  $O)fHD'  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); [5iBXOmpS=  
} ;mi+[`E  
} Oh|KbM*vS  
=:5o"g  
public class MediaPlayer Q`ALyp,9b  
{   p1O[QQ|  
  //根据需要完成任务的单向分派 7a<-}>sU  
public void Play(AudioMedia media) HqZ3]  
{   gaIN]9wLm  
  media.Play(); ]{/1F:bcQ  
} Y[8GoqE|  
} .[qm>j,  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 9(CY"Tc3  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 T+0Z2H  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: "E6*.EtTN#  
public abstract class VideoMedia fBi6% #  
{ X<j(AAHE  
public abstract void Play(); : }q~<  
} _UqE -+&  
nKO4o8js{{  
public class RM:VideoMedia BwpSw\\?@  
{ -VO&#Mt5u  
public override void Play() ?_VoO  
{ 4$wn8!x2|  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 3O'6 Ae  
} f\{ynC2m  
} 3T|xUY)G4  
$YNWT\FE  
public class MPEG:VideoMedia T08SGB]  
{ gZ^'hW-{  
public override void Play() zo^34wW^  
{ p1blPBlp  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); &.ilku/  
} V=?qU&r<+  
} k v>rv37u  
xe!([^l&  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 z"vI-~,YU  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: ZSUbPz  
W{1"  
public interface IMedia [T<Z?  
{ UrP jZ:K'  
void Play(); LO&/U4:  
} VsrYU@V  
l, [cR?v  
public abstract class AudioMedia:IMedia }+F&=-P)  
{ [ 1$p}x  
public abstract void Play(); GgNqci,  
} 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\.JU  
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。 ^F e %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。 v RR(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$J]T  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) TB@0j ;g  
{ {+SshT>J  
  case ("mp3"): b;K]; o-/f  
    media = new MP3(); qIC9L"I  
    break; WCpCWtmy  
        //其它类型略; L#}HeOEi[  
  case ("rm"): D J:N  
    media = new RM();  el"XD"*  
    break;   Hx|<NS0}_  
  //其它类型略; '20SoVp  
} F70_N($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$a>=U|Z8  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 Q6e;hl  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 NF0=t}e  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: v1m'p:7uGB  
public interface IMediaFactory ' thEZ  
{ "8%z,lHw  
IMedia CreateMedia(); %_>+K;<  
} S Y7'S#  
l"ZfgJ}W  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: ,Q2?Z :l  
public class MP3Factory:IMediaFactory OZ9ud ]@\  
{ r@.3.Q  
public IMedia CreateMedia() ifYC&5}SI  
{ ,m08t9F  
  return new MP3(); p`CVq`k  
} 1/l;4~p7'  
} {Iu9%uR>@  
//其它工厂略; c'LDHh7b  
s.8]qQRr  
public class RMFactory:IMediaFactory TlA*~HG<Q  
{ iax6o+OG|  
public IMedia CreateMedia() qtQB}r8  
{ r'GD  
  return new RM(); { yvKUTq`  
} -2\%?A6L  
} KkF3E*q\H  
//其它工厂略; /;K?Y#mf~j  
M.loG4r!  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 >JWW2<  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: UojHlTg#bT  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) f5droys9  
{ &E{i#r)'T  
IMediaFactory factory = null; >.fN@8[  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) sA}Xha  
{ uQYBq)p|  
  //音频媒体 [|NgrU_.  
  case ("mp3"): HfN:oww  
    factory = new MP3Factory(); "\:ZH[j  
    break; Y unY'xY  
  //视频媒体 -T  5$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&gTvIp  
!:7aXT*D$  
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。 EA/+~ux  
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: =)p/p6  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 4 <&8`Q  
{ 6$l6>A  
IMediaFactory factory = null; 2Q/#.lNL  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 4=T>Iy  
{     c/g"/ICs  
  case ("mp3"): 2Y+8!4^L a  
    factory = new MP3Factory(); N)0I+>, ^  
    break; yU"'h[^  
    //其他类型略; ~Xf&<&5d T  
  case ("rm"): HxgH*IMs  
    factory = new RMFactory(); Q.dHg7+D  
    break;   N-+`[8@(P<  
  //其他类型略; h>l  
} d:x=g i!  
IMedia media = factory.CreateMedia(); }&o*ZY-1  
media.Play(); LhM{d  
} t\p_QWnF  
9m:qQ1[\  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 3}}#'5D  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 aJ"Tt>Y[.~  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 aK ly1G  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: #CM^f^*  
j+p=ik  
<appSettings> }g?9 /)z  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> wJb\Q  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> A^a9,T  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 1Xv- e8M  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> /^ d!$v  
</appSettings> #&hu-gMV  
;zbF~5e  
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: 9bDxml1  
private void InitMediaType() f17pwJ~=  
{ N8Mq0Ck{$  
cbbMediaType.Items.Clear(); %mda=%Yn  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) x7s75  
{  mB:I8g7  
    cbbMediaType.Item.Add(key); m>@$T x  
} "I|[m%\  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; I&} Md73  
} mxpncM=q  
ZA;wv+hF=  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: f"0{e9O]2  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) o~Im5j],*  
{ 0CYm%p8!  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); N o}Ly{  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); tXocGM {6C  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; GUe&WW:Sqk  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ((U-JeFW   
factoryDllName).Unwrap(); l6X\.oI  
IMedia media = factory.CreateMedia(); !5~{?sr>  
media.Play(); 6m$,t-f0b  
} nl7=Nhh  
!V =s^8nj  
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。 07T"alXf:A  
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: &oWdBna"_  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 F:8cd^d~u  
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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