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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) =euni}7a  
e= AKD#  
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。 yAt ^;  
一、传统过程化设计思想 WJ#[LF!e  
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: \e;iT\=.(  
public class MediaPlayer fu5=k:/c  
{   A&VG~r$  
private void PlayMp3() KPF1cJ2N  
{ SU0 hma8  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ! mHO$bQ"  
} fVlB=8DNk&  
5+'<R8{:,  
private void PlayWav() GJrG~T  
{ C_Dn{  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ;+%rw2Z,B  
} ;TYBx24vD'  
Dtk=[;"k2a  
public void Play(string audioType) p+eh%2Jm  
{   se)TzI^]b@  
  switch (audioType.ToLower())   ep8  
  { 1#x0q:6  
    case ("mp3"): Da|z"I x  
    PlayMp3(); mt .sucT  
    break; }7Uoh(d  
    case ("wav"): d0D] Q  
    PlayWav(); ^!d3=}:0  
    break;       iTwm3V P  
  }   ;pAK_>  
} GOPfXtkC  
} ;p//QJB9  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 LoV<:|GTI  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 jp,4h4C^)  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! K0~rN.C!0  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 9w"*y#_  
二、面向对象设计思想 OXA7w.^  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! *wearCPeJ  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 8LKiS  
public class MP3 8tL~FiHb"  
{ N7"W{"3D  
public void Play() L0,'mS  
{ 2G7Wi!J  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); &d!GImcxQ  
} >Tgv11[  
} ll^#JpT[S  
<I?Zk80  
public class WAV -RwE%  cr  
{ 1zv'.uu.,  
public void Play() :;}P*T*PU  
{ ?}oFg#m-<L  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); `?]k{ l1R  
} sC'` ~}C  
} G{}VPcrbC  
@JMiO^  
Public class MediaPlayer fhiM U8(&  
{ V gWRW7Se  
  switch (audioType.ToLower()) Ml_^ `vn  
  { o-5TC  
    case ("mp3"): !L(^(;$Kgr  
        MP3 m = new MP3(); C dn J&N{  
    m.Play(); u 9e@a9c  
    break; K+eM   
    case ("wav"): js(pC@<q5  
    WAV w = new WAV(); .('SW\u-  
w.Play(); Z@HEj_n  
    break;       [txE .7p  
  } j#|ZP-=1_  
}   vh^VxS  
  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。 q9"96({\@  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) i1UsIT  
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。 VA%J\T|G2\  
public class AudioMedia I7onX,U+  
{  B,@i  
public void Play() (PL UFT  
{ m O_af  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); cuX)8+  
} !$ JT e  
} C%u28|  
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)。 KlEpzJ98  
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: 2y4bwi  
public abstract class AudioMedia *dQSw)R  
{ ES[G  
public abstract void Play(); >4TO=i  
} /~1+i'7V.,  
llq<egZpm  
public class MP3:AudioMedia dysS9a,  
{ 5P2K5,o|n~  
public override void Play() &>O+}>lr9  
{ \bXa&Lq  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); =;L|gtH"  
} 4W75T2q#  
} 2 ?C)&  
97Vtn4N3  
public class WAV:AudioMedia /vt3>d%B;  
{ :gv"M8AP  
public override void Play() ).O)p9  
{ KNl$3nX  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); inL(X;@yo  
} "]*tLL:`  
} tQVVhXQ7  
@7 }W=HB  
public class MediaPlayer >P(.:_ ^p  
{   Uo49*Mr  
  //根据需要完成任务的单向分派 ?,/ }`3Vw  
public void Play(AudioMedia media) (3e 2c  
{   kJU2C=m@e2  
  media.Play(); gXU8hTd8  
} u8^lB7!e/  
} `[A];]  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 (Ldi|jL  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 Iu{V,U  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: @Qe0! (_=  
public abstract class VideoMedia Z+SRXKQ  
{ / {%%"j  
public abstract void Play(); y =@N|f!  
} +T ?NH9  
SbZ6t$"  
public class RM:VideoMedia [g,}gyeS(  
{ \V:^h [ad  
public override void Play() z?zL97H  
{ >_} I.\ X  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); }H2 R3icE  
} lZ0 =;I  
} f$( e\+ +  
3`HV(5U[  
public class MPEG:VideoMedia gw(z1L5 n  
{ K3C<{#r  
public override void Play() <@}9Bid!o  
{ al0L&z\  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); XW9!p.*.U  
} ,4 rPg]r@  
} }Jw,>}  
]n~V!hl?A  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 }JfjX '  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: ?2a$*(  
k)u[0}   
public interface IMedia =Qq+4F)MD  
{ IV-{ve6  
void Play(); 6@f-Glwg  
} Vl]>u+YqE  
:&Nbw  
public abstract class AudioMedia:IMedia p_ =z#  
{ G3]4A&h9v~  
public abstract void Play(); E7hhew  
} DIvHvFss  
i4Jc.8^9$  
public abstract class VideoMedia:IMedia oU|c.mYe  
{ 6zkaOA46V  
public abstract void Play(); B!yr!DWv  
} 3T 9j@N77  
^8tEach  
这样再更改MediaPlayer类的代码: C~[,z.FvO  
public class MediaPlayer lr?;*f^3  
{   SuznN L=/$  
public void Play(IMedia media) Cw%{G'O   
{   fM}#ON>Z  
  media.Play(); +p^u^a  
} v=k$A  
} $M#>9QHhc  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 b -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。 !wNO8;(  
  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。 l2d{ 73h  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) l0] EX>"E  
{ 4 :=]<sc,  
IMedia media = null; a?.=V  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @;kSx":b  
{ |}1dFp  
  case ("mp3"): hph4`{T  
    media = new MP3(); h![#;>(  
    break; Jwp7gYZ  
        //其它类型略; 'S~5"6r  
  case ("rm"): ~ 1pr~  
    media = new RM(); S'14hk<  
    break;   Qd6FH2Pl  
  //其它类型略;  ]k(]qZ  
} zQA`/&=Y  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Je@v8{][|  
player.Play(media); tDo"K3   
} fnY.ao1-s[  
+#By*;BJ  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 8Y3I0S  
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。 y]im Z4{/  
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。 +RXoi2"-q@  
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。 Wm|lSisY  
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: "ta x?  
public interface IMediaFactory R3! t$5HG  
{ jal-9NV)!  
IMedia CreateMedia(); HThcn1u~^b  
} =EIkD9u  
$N\Ja*g  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: mTh]PPo   
public class MP3Factory:IMediaFactory ccnK#fn v  
{ [Yyk0Qv|4  
public IMedia CreateMedia() l@\FWWQ  
{ Tr|JYLwF  
  return new MP3(); *kVV+H<X|b  
} b\ PgVBf9  
} @KA4N`  
//其它工厂略; V:27)]q  
]~%6JJN7  
public class RMFactory:IMediaFactory jtc~DL  
{ K>9 ()XT)  
public IMedia CreateMedia() fatf*}eln  
{ >MK98(F  
  return new RM(); {U1m.30n  
} *J{+1Ev~$p  
} l]cFqL p  
//其它工厂略; to\N i~a&  
TKjFp%  
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。  9a kH  
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: x:7IIvP  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {|\.i  
{ _w Ot39e&  
IMediaFactory factory = null; iOdpM{~*  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) fQ98(+6  
{ +O5hH8<&b  
  //音频媒体 V+~Nalm O  
  case ("mp3"): +>9Q/E  
    factory = new MP3Factory(); ap~^Ty<>  
    break; Ewm9\qmg  
  //视频媒体 GF WA>5n'  
case ("rm"):  p#[.{  
    factory = new RMFactory(); {PmZ9  
    break;   aoTP [Bp  
  //其他类型略; f-2c0Bi  
} 1U\z5$V  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); "mN q&$  
player.Play(factory.CreateMedia()); ^t"'rD-I  
} FN; ^"H  
<t,x RBk  
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。 ??T#QQ  
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: 4OX^(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) _ J[  
{ #[a*rD%m  
IMediaFactory factory = null; fzA9'i`  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) X jX2]  
{     xKC[=E>z  
  case ("mp3"): =2 kG%9  
    factory = new MP3Factory(); EE'!|N3  
    break; E"@wek.-  
    //其他类型略; = f i$}>\  
  case ("rm"): Z/K{A`  
    factory = new RMFactory(); sC;+F*0g  
    break;   ?s _5&j7  
  //其他类型略; ASfaX:ke  
} ]~nKK@Rw  
IMedia media = factory.CreateMedia(); :aQt;C6Z>  
media.Play(); m6djeOl  
} ;GhNKPY  
7)k\{&+P  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。  *,m;  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 ? qA]w9x  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 r9lR|\Ax2U  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: ]q-Y }1di8  
^H' \"9;7  
<appSettings> p^_yU_  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" />  kwA$Z!Rn  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> {GO#.P"  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> +{U cspqM  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> x;')9/3  
</appSettings> qv*^fiT  
e]tDy0@  
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: IMfqiH)  
private void InitMediaType() V!dtF,tH  
{ \G3rX9xG  
cbbMediaType.Items.Clear(); ^KELKv,_  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ${)b[22":  
{ 4{l,  
    cbbMediaType.Item.Add(key); (khL-F  
} F:l%O#V  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; uH-)y,2&  
} BCcjK6'  
h=%_Ao<x  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: VQ{fne<  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) @gtQQxf"  
{ pBPl6%C.X-  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); !3v1bGk  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 2"S}bfrX  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; xjUtl  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 6i*sm.SDw  
factoryDllName).Unwrap(); (3&?wy_l  
IMedia media = factory.CreateMedia(); -)/$M(Pu"  
media.Play(); FkRo _?  
} wuqJr:q*#  
}#E[vRf  
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。 N"y)Oca{  
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: _{Hj^}+$  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 *~H Sy8s  
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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