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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) K!-OUm5A  
n"(!v7YNp  
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。 mOE *[S)  
一、传统过程化设计思想 3"y 6|e/5  
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: ! xCo{U=  
public class MediaPlayer UD.b b  
{   r`O Yq  
private void PlayMp3() T D _@0Rd  
{ Q7s@,c!m_  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Lzq/^&sc(  
} II\&)_S.4  
=c[tHf  
private void PlayWav() Y9+_MxC"  
{ S0,\{j  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ot^pxun  
} @5%&wC  
`S {&gl  
public void Play(string audioType) `geHSx_  
{   ]\78(_o.zz  
  switch (audioType.ToLower()) ~r--dU  
  { W: ]FYC  
    case ("mp3"): Ww7Ya]b.k  
    PlayMp3(); I~GF%$-G  
    break; iM+` 7L'  
    case ("wav"): =kd$??F  
    PlayWav(); 9njl,Q:  
    break;       "z~ba>,-\  
  }   H9cPtP~a)  
} @]=40Yj~w  
} WgtLKRZ\  
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。 $]2)r[eA)  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 Y2H-D{a27  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! /at7 H!  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 tb3V qFx  
二、面向对象设计思想 y0* rY  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! d!,t_jM0  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: U.7fMc#  
public class MP3 O `}EiyV  
{ O*EV~ {K  
public void Play() D|;O9iks#  
{ *%j$i_  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Y=Vbs x  
} % Y^J''  
} oUv26t~  
u!_l/'\  
public class WAV $]v}X},,  
{ ^J'_CA  
public void Play() / ;]5X  
{ ht3.e[%'b  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); (`P\nnb  
} lPTx] =G  
} [0H0%z#tU&  
oo5=5s6 3}  
Public class MediaPlayer c`a(  
{ G.W !   
  switch (audioType.ToLower()) 8t-GsjHb  
  { ',+yD9 @  
    case ("mp3"): BrV{X&>[i  
        MP3 m = new MP3(); Z~5) )5Ye;  
    m.Play(); xUo6~9s7  
    break; k:@DK9 "^  
    case ("wav"): +a1x;  
    WAV w = new WAV(); Cm}2>eH  
w.Play(); OmYVJt_  
    break;       V2MOD{Maat  
  } W'lqNOX[v  
}   * QgKo$IF  
  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。 yK~=6^M  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) rwm^{Qa  
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。 IPiV_c-l  
public class AudioMedia sibYJKOy  
{ ]-fkmnmWX  
public void Play() %,$n^{v  
{ ?^}30V:E  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); }U_ ' 7_JT  
} :{lwz#9V  
} GIC1]y-'  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 "}4%vZz  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: 1yy?1&88S  
public abstract class AudioMedia i|YS>Pw~j  
{ mgs(n5V5  
public abstract void Play(); a?c&#Jl  
} !vnQ;g5  
vF$i"^;tJ;  
public class MP3:AudioMedia 2-&EkF4p'  
{ x%{]'z  
public override void Play() ' W/M>!X  
{ z6>@9+V-&  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); @f!X%)\;x  
} Gr"CHz/  
} G0cG%sIl  
Tkbao D  
public class WAV:AudioMedia I[ \~ pi,  
{ UM}u(;oo%)  
public override void Play() }pc9uvmIJ  
{ 1<@SMcj>  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); I.2J-pu}  
}  C0rf  
} *GP2>oEM  
~E<2gMKjO  
public class MediaPlayer 4w4B\Na>l  
{   YO6BzS/~  
  //根据需要完成任务的单向分派 cTqkM@S  
public void Play(AudioMedia media) cNs'GfD}  
{   !3v&+Jrf6  
  media.Play(); RaZ>.5 D  
} 92+8zX  
} c\bL_  
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)。 {pzj@b 1S  
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。 0c_xPBbB+  
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: cs9^&N:w[  
public abstract class VideoMedia JTlk[ c  
{ IgT`on3Y  
public abstract void Play(); &4#Zi.]  
} [,%=\%5  
l6viP}R  
public class RM:VideoMedia Mf}M/Fh  
{ wBPo{  
public override void Play() ITu19WG  
{ YFKE>+  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); G)3I+uxn  
} M[uWX=  
} ==[,;g x  
,S)r%[ru^  
public class MPEG:VideoMedia L74Mz]v  
{ _GOSqu!3Y  
public override void Play() J 3!~e+wn  
{ H'+7z-% G  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 5xY{Q  
} 'sNZFB#  
} W&z jb>0b0  
kc,"w\ ai  
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。 ?b7\m":'  
  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: L'e_?`!:  
,Q`qnn&  
public interface IMedia %+7]/_JO&  
{ @KG0QHyiU  
void Play(); 0p.bmQSH  
} g(7 -3q8eq  
"4j~2{{ F  
public abstract class AudioMedia:IMedia @@EI=\  
{ ?J[3_!"t  
public abstract void Play(); "fFSZ@,r  
} {(73*-~$  
}5o?7} ?  
public abstract class VideoMedia:IMedia FLZ9pb[T  
{ }D/+YG  
public abstract void Play(); 0=d2_YzSf  
} "S#F I  
]@q%dsz  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Cj5mM[:s  
public class MediaPlayer :<% bAn  
{   t=_^$M,yr  
public void Play(IMedia media) lQA5HzC\  
{   50UdY9E_v}  
  media.Play(); %36x'Dn ?  
} }xZi Ct  
} &&ioGy}1  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 %p Wn9  
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。 6iC>CY3CG  
  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。 Ebg8qDE  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 5/H,UL  
{ ,'#TdLe  
IMedia media = null; 7y=>Wa?T[  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) E-LkP;  
{ Ob d n#Wm=  
  case ("mp3"): $JE,u' JQ  
    media = new MP3(); !(s n9z#  
    break; LZ*8YNp1'  
        //其它类型略; -@TY8#O#-  
  case ("rm"): 9tiZIm93]  
    media = new RM(); g40Hj Y  
    break;   OATdmHW  
  //其它类型略; Uj@th  
} ?u|??z%  
MediaPlayer player = new MediaPlayer();  7WJ \nK  
player.Play(media); VK}4 <u  
} 8&<:(mAP  
rTD+7 )E  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 ?vXgHDs^T  
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。 gLiJ&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。 6W1GvM\e  
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。 '3.\+^3  
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: )m%uSSx#  
public interface IMediaFactory `y8pwWo-o  
{ _\!]MV  
IMedia CreateMedia(); ,GbmL8P7Y  
}  56.!L  
0RR|!zEu  
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: m_NX[>&Y3  
public class MP3Factory:IMediaFactory `FHudSK  
{ F^ q{[Z  
public IMedia CreateMedia() 4vhf!!1  
{  MlO OB  
  return new MP3(); )XI[hVUA  
} X1o",,N^M  
} 7*:zN  
//其它工厂略; ]8$8QQc<<5  
;\MWxh,K  
public class RMFactory:IMediaFactory XqH@3Ehk  
{ obb%@S`  
public IMedia CreateMedia() 'Waa zk[@O  
{ K;K0D@>]HR  
  return new RM(); M!&Hn,22  
} {UNH?2  
} MBLZ:A| C  
//其它工厂略; xJq|,":gj  
q8 v iC|  
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。 rxCzPF  
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: N:j 7J  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) :;?$5h*|`  
{ ?d')#WnC  
IMediaFactory factory = null; +NlnK6T/  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) F>;Wbk&[|  
{ U)}]Z@I-  
  //音频媒体 d)%WaM%V  
  case ("mp3"): SX4*804a_  
    factory = new MP3Factory(); A#U! KX  
    break; Koa9W >!  
  //视频媒体 )e(<YST  
case ("rm"): Z)!8a$M~  
    factory = new RMFactory(); i'Y8-})  
    break;   =NB[jQ :(  
  //其他类型略; aNbS0R>l  
} /VR~E'Cy%  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ;hj lRQ\  
player.Play(factory.CreateMedia()); F^Ut ZG+  
} h5?^MRZS  
T"wg/mT  
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。 mV0,T*}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: yC' y>f`H  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) InPE_  
{ >?g@Nt8  
IMediaFactory factory = null; j^G=9r[,  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) >%/x~UFc5  
{     yT ^x0?U  
  case ("mp3"): CmEqo;Is  
    factory = new MP3Factory(); 'g#%>  
    break; )~2\4t4|g  
    //其他类型略; \J LGw1F  
  case ("rm"): @K;b7@4y  
    factory = new RMFactory(); `}X3f#eO&  
    break;   5F kdGF  
  //其他类型略; F5)`FM^R  
} x&B&lFmo 8  
IMedia media = factory.CreateMedia(); !do`OEQKR  
media.Play(); KEAXDF&#  
} dx%z9[8~{.  
4o>y9  
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。 Vl.,e1)6  
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。 :Cq73:1\B  
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。 ;i@S}LwL  
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: Yf0 KG  
}[+uHR6L  
<appSettings> =Rd`"]Mnfb  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> JCWTB`EB>  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> "@ >6<(Ki  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> +pd,gG?dW  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> X[tt'5  
</appSettings> W(q3m;n  
'-wmY?ZFxy  
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: pcMzLMG<  
private void InitMediaType() !GOaBs  
{ j~v`q5X  
cbbMediaType.Items.Clear(); @SX%q&-  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) Ak[X`e T  
{ {FI zoR"  
    cbbMediaType.Item.Add(key); )uqzu%T  
} c 4z&HQd  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; %H{pU:[5*  
} ]r`;89:s>  
/x3*oO1  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: H cmW  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) :7e*- '  
{ G,C`+1$*  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); *6I$N>1  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); d4o ^+\  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 2A_1E \  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, T//xxH]w-  
factoryDllName).Unwrap(); $6Ma{rC|  
IMedia media = factory.CreateMedia(); qbyYNlXqm  
media.Play(); \'|n.1Fr  
} Jr!^9i2j'  
L0w6K0J4  
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。 1UP {j`-K|  
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: 6_mi9_w  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 P2n8HFi  
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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