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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_M"lU0[  
zX6Q7Bc  
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。 Y4[oa?G  
一、传统过程化设计思想 k h6n(B\  
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: &,* ILz  
public class MediaPlayer 1JV-X G6  
{   ssl.Y!  
private void PlayMp3() /)sP<WPQ 6  
{ Z7k ku:9  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); '_ys4hz}  
} %8>0;ktU  
t(}g;O-  
private void PlayWav() 7v}(R:*  
{ BCX2C  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Nnfq!%   
} N(P2Lo{JF  
[MF&x9Ss?%  
public void Play(string audioType) GtKSA#oYZB  
{   RL*b4 7,  
  switch (audioType.ToLower()) *DvQnj  
  { i/ PL!'oq  
    case ("mp3"): r(rT.D&  
    PlayMp3(); BE!l{  
    break; SeLFubs_  
    case ("wav"): \5j#ad  
    PlayWav(); v`U;.W  
    break;       X2{Aa T*M  
  }   )[ejb?{d  
} 8[#EC3  
} TgKSE1  
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。 V;hO1xfR3&  
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。 Uy@:-NC)kn  
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! Hk$do`H-=Y  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 UK)wV  
二、面向对象设计思想 x+v&3YF  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! [kMWsiZ  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 3E}j*lo  
public class MP3 <@c@`K  
{ g!Ui|]BI9  
public void Play() # hw;aQ  
{ (Dn1Eov  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); t ;fJ`.  
} Q x&7Ceu"  
} mZ.gS1Dq  
=h.` ey  
public class WAV iDdR-T|  
{ U|aEyMU  
public void Play() kIRjoKf<F  
{ f`8?]@y{  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); B;nIKZ  
} B7sBO6Z$J  
} -fN5-AC  
L1&` 3a?pL  
Public class MediaPlayer (0Jr<16si$  
{ Pfd%[C/vdm  
  switch (audioType.ToLower()) fS p  
  { 2>f3n W  
    case ("mp3"): W*/2x8$d  
        MP3 m = new MP3(); gLlA'`!  
    m.Play(); n6 wx/:  
    break; y( UWh4?t  
    case ("wav"): -h=wLYl@0i  
    WAV w = new WAV(); '@5 x=>  
w.Play(); E+ /XKF  
    break;       U*XdFH}vV  
  } N|8^S  
}   ),$^h7[n  
  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。 !j3Xzn9  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) R _2#7Xs  
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。 {c7@`AV]  
public class AudioMedia "![KQ  
{ uE>m3Y(aP  
public void Play() TCi0]Y~a  
{ }%<cF i &  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); -s ^cy+jd  
} 4b}'W}  
} NOf{Xx<#k  
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)。 N:EljzvP}  
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: =6N=5JePB  
public abstract class AudioMedia fc4jbPp:M  
{ +e#(p<  
public abstract void Play(); /=QsZ,~xo  
} Wxgs66   
W #kLM\2L  
public class MP3:AudioMedia G0Z$p6z  
{ s !I I}'Je  
public override void Play() s"~,Zzy@j  
{ 4C3i  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); v7v>  
} q?8#D  
} [q^pMH#U"  
!e~d,NIy  
public class WAV:AudioMedia "$q"Kilj%  
{ ob/HO (h3  
public override void Play() oWggh3eXk  
{ D\E"v,Y\+O  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ~/Y8wxg  
} '1zC|:,  
} ~`5[Li:eP  
SN`L@/I  
public class MediaPlayer nO;ox*Bk+8  
{   }S%}%1pG7  
  //根据需要完成任务的单向分派 ES#q/yab5  
public void Play(AudioMedia media) rMJ4w['J=  
{   24f N3  
  media.Play(); 9e&*+ +vf  
} mXu";?2  
} jU}  
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)。 PGb}Y {  
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。 0:x+;R<P*w  
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: $U2Jq@G*  
public abstract class VideoMedia @f-rS{  
{ G#='*v OtO  
public abstract void Play(); 6!){-IV  
} J+`gr_&  
TC ;Aj|)N  
public class RM:VideoMedia $H6ngL  
{ uL^X$8K;(  
public override void Play() \\ZhM  
{ r%LG>c`^  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); [p )2!]y  
} MW0CqMi]T  
} 7e{w,.ny!  
2(GLc*B>  
public class MPEG:VideoMedia YP{mzGdE&  
{ -CPLgT  
public override void Play() FH;)5GGnv  
{ u@zT~\ h*  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); }@53*h i(  
} rWBgYh  
} o Y<vKs^  
YLV$#a3  
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。 D~TK'&  
  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: NNRKYdp,  
7f~7vydZ}  
public interface IMedia 2 xi@5;!  
{ P[e#j  
void Play(); 5=!aq\ 5  
} `$/M\aM%  
x o72JJ  
public abstract class AudioMedia:IMedia U* T :p>&  
{ Kn\$\?u  
public abstract void Play(); , - _ReL  
} J^Wqa$<;"  
OW8TiM mK  
public abstract class VideoMedia:IMedia ; d}  
{ <q|eG\01S  
public abstract void Play(); XsMETl"Av4  
} ;kVo? W]  
&<C&(g{Z  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ry4:i4/[  
public class MediaPlayer <a2Kc '  
{   PU\@^)$  
public void Play(IMedia media) Ki3 wqY  
{   {dV!sQD  
  media.Play(); "~IGE3{  
} nm<S#i*  
} RY*s}f  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 puGy`9eKv1  
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。 G""=`@  
  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。 iEMIzaR  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 'RCX6TKBnR  
{ 3[To"You  
IMedia media = null; KYFkO~N  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) zrur-i$N+  
{ n\YWWW[wf  
  case ("mp3"): JI92Dc*o  
    media = new MP3(); 23`pog{n  
    break; yy\d<-X~  
        //其它类型略; 6EG`0h6  
  case ("rm"): x 0L,$Ol  
    media = new RM();  u8[jD^  
    break;   bJ6v5YA%  
  //其它类型略; GZ"J6/0-|  
} sT"{ e7;F;  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); N_E :?Jo  
player.Play(media); {7FD-Q[tS  
} ~Q 1%DV.  
;p)fW/<  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 C6,W7M[c  
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。 QBT_H"[  
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。 D5 ^WiQ<  
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。 %C*h/AW)'  
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: 9{{CNy p  
public interface IMediaFactory o=do L{ #  
{ &v_b7h  
IMedia CreateMedia(); Xdc>Z\0V  
} <' b%  
HoKN<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: +JL"Z4b@R}  
public class MP3Factory:IMediaFactory g ??@~\Ov  
{ p:^;A/D  
public IMedia CreateMedia() 5nG$6Hw  
{ %g%#=a;]q  
  return new MP3(); 9=;ETLL "  
} ,u<aKae  
} E+E.z?>S  
//其它工厂略; |Ok1E  
;+]GyDgVq  
public class RMFactory:IMediaFactory }U7 ><I  
{ 8I=migaxP  
public IMedia CreateMedia() |;P9S  
{ 1)wzSEV@  
  return new RM(); oNr~8CA`  
} \~ h7  
} _}wy|T&7k&  
//其它工厂略; ]#x? [ F  
B1a&'WX?  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 *Z"(K\1TH  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: |Xl,~-.  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 4*9:  
{ 1PJ8O|Z t8  
IMediaFactory factory = null; d/:zO4v3  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Wtwh.\Jba  
{ ws$!-t4<(  
  //音频媒体 t6O/Q0_  
  case ("mp3"): AW:WDNQh8n  
    factory = new MP3Factory(); }x1p~N+;  
    break; "5R8Zl+  
  //视频媒体 %8yX6`lH  
case ("rm"): P$i?%P~  
    factory = new RMFactory(); G@igxnm}  
    break;   n~k9Z^ $  
  //其他类型略; gb_k^wg~1'  
} pjX')i<  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ryp@<}A]!d  
player.Play(factory.CreateMedia()); YWPAc>uw,  
} |>P`Gl]E  
NI136P  
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。 hE>i~:~R  
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: S_B;m1  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) <ib# PLRM  
{ kyc Z  
IMediaFactory factory = null; f ^f{tOX  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) n.$wW =  
{     T!N,1"r  
  case ("mp3"): &Rx-zp&dJ  
    factory = new MP3Factory(); +9mnxU>  
    break; T6ajWUw  
    //其他类型略; "!6 Ax-'  
  case ("rm"): 4#m"t?6!  
    factory = new RMFactory(); vxzOG?Xc:  
    break;   skn`Q>a  
  //其他类型略; 3yu{Q z5y,  
} T=w5FT  
IMedia media = factory.CreateMedia(); EV 8}C=  
media.Play(); D-BWgK  
} ^w XXx=Xf  
VL/%D*  
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。 fK|F`F2V  
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。 *gC6yQ2?  
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。 6A]Ia4PL  
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: :8bz+3p  
sCFqz[I  
<appSettings> tc@([XqH  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> AtN=G"c>_  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> wV;qc3  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> <tbsQ3  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> *@r)3  
</appSettings> 5h^U ]Y#  
MNKB4C8 >  
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: l1\/ `  
private void InitMediaType() -$4#eG%3  
{ PXk+Vi,%k  
cbbMediaType.Items.Clear(); p`3pRrER  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) }w&+ H28.#  
{ t YmR<^  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 37@_"  
} Q2)z1'Wv  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; i!30f^9D-S  
} lk6*?EJ  
SPxgIP;IR  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: F.b;O :  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) AoEG%nT  
{ AopC xaJ`  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ui,#AZQ#{4  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); [*O#6Xu  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; )} y1  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, [e+"G <>  
factoryDllName).Unwrap(); ?+S&`%?  
IMedia media = factory.CreateMedia(); E+AEV`-  
media.Play(); XTD _q  
} N6Fj} m&E  
z&o"K\y\  
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。 5Y 4W:S  
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: I% 43rdoPe  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 tdn[]|=  
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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