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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) 58R.`5B  
+_jM$?:F}  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 b>]UNf"-  
一、传统过程化设计思想 tMXNi\Bj  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: 4{G>T  
public class MediaPlayer GK1P7Qy?V  
{   =i6k[rg  
private void PlayMp3() %vbov}R  
{ _+Z5qUmQ  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); !wC( ]Y  
} KN&|&51p}  
5Rp mR  
private void PlayWav() 8:2Vib$  
{ &'Xgf!x  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ?v`24p3PC  
} X9?0`6Li  
HY;kV6g{P  
public void Play(string audioType) /J9Or{#r  
{   PKd'lo  
  switch (audioType.ToLower()) X{:3UTBR  
  { ,; Uf>8~  
    case ("mp3"): rr>6;  
    PlayMp3(); K5z<n0X ~  
    break; OTNI@jQ)  
    case ("wav"): @'y8* _  
    PlayWav(); +pQ3bX  
    break;       A)&CI6(  
  }   w|NId,#f  
} M!X^2  
} (EH}lh }%  
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。 @z:E]O}  
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。 ^}`24~|y  
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! B~b ='jN  
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。 uMRzUK`QK  
二、面向对象设计思想 40z1Qkmaey  
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! yCkX+{ki  
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: Bn.5ivF3  
public class MP3 \jZ)r>US"  
{ 24wr=5p]Q  
public void Play() K[x=knFO  
{ ;wTc_i  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 8idIJm%y  
} @LSX@V   
} CWJN{  
f{u S  
public class WAV ;f=.SJF  
{ wFjQ1<s=  
public void Play() gSf >+|  
{ 4J?\JcGs  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); /2MZH  
} .v-2A);I  
} ?y__ Vrw  
BK wo2=m~  
Public class MediaPlayer s'OK])>`  
{ EVE"F'Ww,_  
  switch (audioType.ToLower()) (*,R21<%  
  { e_g&L)  
    case ("mp3"): ux,eY  
        MP3 m = new MP3(); \rE] V,,2  
    m.Play(); U#<{RqY  
    break; F`,Hf Cb\  
    case ("wav"): yo%Nz"  
    WAV w = new WAV(); `?f<hIJoz  
w.Play(); FYb]9MX  
    break;        4,?beA  
  } 'I:_}q  
}   b *3h}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。 \HQ.Pwr 6  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Ocn@JOg  
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。 3o"l sly  
public class AudioMedia +}Mm5^6*  
{ *SpE XO  
public void Play() 7xR:\FBa^  
{ (:h&c6'S)b  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); =W>a~e]/  
} <fA}_BH%]  
} e E(+  
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)。 0QxBC7` qp  
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: &}K%F)S  
public abstract class AudioMedia 8 qZbsZi4  
{ O@w_"TJP/z  
public abstract void Play(); PWquu`  
} .u`A4;;Gw  
{xOzxLB;  
public class MP3:AudioMedia Kaaz,C.$^  
{ 7#X`D  
public override void Play() .F[5{XV  
{ d/awQXKe7  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); <I0om(P  
} E*kZGHA  
} DZA '0-  
5 +j):_  
public class WAV:AudioMedia &JD^\+7U:  
{ ~QUN O~  
public override void Play() c%&*yR  
{ kuq&; uk$Q  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ZwiXeD+4  
} <*P)"G  
} .ud&$-[a  
"L8Hgwg  
public class MediaPlayer Ekh)l0 l  
{   !D V0u)k(  
  //根据需要完成任务的单向分派 N P5K1:  
public void Play(AudioMedia media) .q!i +0  
{   = C/F26=|  
  media.Play(); jl>wvY||  
} [HQ/MkP-Z  
} }_H\ 75Iv  
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)。 %?F$3YN,  
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。 kf#S"[/E  
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: NzN"_ojM  
public abstract class VideoMedia Zv?"1Y< L  
{ y{~tMpo<  
public abstract void Play(); t**d{P+  
} m9 ]Ge]  
B|{E[]iK  
public class RM:VideoMedia VW;E14  
{ M a3}w-=;  
public override void Play() H6Gs&yk3  
{ 8o.|P8%  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); = H}x  
} dP>FXgY  
} gv i!|!M=  
jE8}Ho_#)  
public class MPEG:VideoMedia 2 gca *  
{ KP $AT}D  
public override void Play()  -rT#Wi  
{ j0w@ \gO<  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 8:0,jnS  
} Der'45]*^  
} mX?t|:[b  
XN{zl*`  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 a:4!z;2 |  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: i CB:p  
!1UZ<hq  
public interface IMedia H^vA}F`  
{ u:B=lZ[  
void Play(); &5[+p{2  
} E]S:F3  
K$r)^K=s  
public abstract class AudioMedia:IMedia .YP&E1lNi  
{ 73SH[f[g  
public abstract void Play(); {.DY\;Q  
} ^+k= ;nl  
`tXd?E/e  
public abstract class VideoMedia:IMedia H]f[r~  
{ ]Zc\si3i&  
public abstract void Play(); s I09X6)  
} "5?1S-Vl  
_j*I\  
这样再更改MediaPlayer类的代码: sD&V_ &i  
public class MediaPlayer {+3g*s/HI  
{   {>XoE %  
public void Play(IMedia media) #7}YSfm^6  
{   e<FMeg7n  
  media.Play(); Z`zLrXPD)  
} 4X+I2CD  
} ]\k& l ['  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 <'7s3  
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。 x"cB8bZ!$  
  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。 IYH4@v/#  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 5g$>J)Ry  
{ mAJ'>^`^  
IMedia media = null; Kb1@+  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) xO,;4uE  
{ ]KG.-o30  
  case ("mp3"): h~z}NP  
    media = new MP3(); u0g"x_3  
    break; L {&=SR.  
        //其它类型略;  Vo%Z|  
  case ("rm"): c%(Nd i  
    media = new RM(); R|` `A5zQ  
    break;   |x>5T}  
  //其它类型略; ,|,kU0xXz  
} ^L8:..+:  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); `U>2H4P  
player.Play(media); (v? rZv  
} B7'yc`)H  
3preBs#i  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 ]!a?Lr  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 9]1LwX!M2  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 U;"J8  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。  C ?'s  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: s<aG  
public interface IMediaFactory ]9JH.fF  
{ E\cX  
IMedia CreateMedia(); S_RP& +!7  
} |Q";a:&$  
,e'"SVQc  
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=SrZ,W  
public class MP3Factory:IMediaFactory >J_ P[v  
{ W/CZ/Mc  
public IMedia CreateMedia() ta PqRsvu  
{ vb`aV<MhH  
  return new MP3(); #^$_3A Y  
} F2EX7Crj  
} =qL^#h83y  
//其它工厂略; 2~B5?(g  
?FV%e  
public class RMFactory:IMediaFactory A4b+:MQ*OX  
{ "pH;0[r]  
public IMedia CreateMedia() ?1] \3nj  
{ v\?l+-A? y  
  return new RM(); ;cp||uO  
} 6K=}n] n  
} -z se+]O`  
//其它工厂略; "}H2dn2n  
a0Fq$  
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。 -%{+\x2  
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: 9U=6l]Np  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) =A$d)&  
{ *19a\m=>oi  
IMediaFactory factory = null; q9a6s {,  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) sOS^  
{ TqOH(= {  
  //音频媒体 nNnfcA&W  
  case ("mp3"): =En1?3?  
    factory = new MP3Factory(); _9Rj,  
    break; R\/tKZJjb  
  //视频媒体 _5$L`&  
case ("rm"): crSqbL  
    factory = new RMFactory(); d3#e7rQ8  
    break;   {SRD\&J[  
  //其他类型略; fE3%$M[V7  
} }1lZW"{e[  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); o#BI_#b  
player.Play(factory.CreateMedia()); uss!E!_%,  
} kf9]nIo  
CJs ~!ww  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 {G<1.  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: bT|-G2g7Z  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) vGI)c&C>  
{ =wD&hDn4  
IMediaFactory factory = null; yT='V1  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) }jdmeD:  
{     Cn5;h(r  
  case ("mp3"): r)Ml-r =  
    factory = new MP3Factory(); _u6MSRX[6$  
    break; iU3PlF[B/o  
    //其他类型略; RUVrX`u*(  
  case ("rm"): <p2\;\?4z  
    factory = new RMFactory(); l7IF9b$c  
    break;   2pP"dX  
  //其他类型略; k5+ Fxf  
} t'.:"H8BI  
IMedia media = factory.CreateMedia(); }"v#_vJfz7  
media.Play(); >}JEX]V  
} }LLQ +  
5 [4{1v  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 Re'3bs:+  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 soX^$l  
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。 Ae1b`%To  
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: ^<   
*Gj`1# Z$  
<appSettings> Ag8lI+ h  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 1Y~'U =9  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 4-$kc wA  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> U:[CcN/~3  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 9JJ6$cLF  
</appSettings> fRkx ^u P  
6k<3,`VV|  
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: x;LO{S4Z  
private void InitMediaType() 5D XBTpCVM  
{ LCq1F(q  
cbbMediaType.Items.Clear(); zTi 8y<}  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) =5YbK1Q^  
{ j X*gw6!  
    cbbMediaType.Item.Add(key); + [$Td%6  
} jyidNPLm4  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; t2rZ%[O  
} r@wE?hK  
&4l!2  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: [MKt\(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) }h8U.k?v  
{ Lc "{ePFh  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ZU2D.Kf_:  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); wnQi5P+  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; s*eM}d.p  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Vf=,@7  
factoryDllName).Unwrap(); e:_[0#  
IMedia media = factory.CreateMedia(); yC4%z) t&R  
media.Play(); g9d/nR X&  
} K 6,c||#<  
\{ C ~B;=  
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。 d(| 4 +^>  
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: `FX?P`\@I  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 w]N;HlU  
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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