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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) rQl9SUs  
4^r6RS@z  
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。 {_b2!!p  
一、传统过程化设计思想 MH#Tp#RG  
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: Y/J~M$9P,  
public class MediaPlayer cD]H~D}M  
{   DY#195H  
private void PlayMp3() w4P;Z-Cd  
{ I8! .n  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); GZi`jp  
} gM&O dT+i  
<n,QSy#  
private void PlayWav() c1E{J <pZ  
{ Yeg<MrS4D  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); J.R]) &CB  
} MB;rxUbhe3  
B>1,I'/$.  
public void Play(string audioType) (W#CDw<ja  
{   $e+4Kt ,  
  switch (audioType.ToLower()) u D(C jHM>  
  { .nZKy't   
    case ("mp3"): 0UJ6> Rj  
    PlayMp3(); yf&_l^!  
    break; f?:=@35  
    case ("wav"): S!PG7hK2  
    PlayWav(); v@]SddP,?  
    break;       Z-lhJ<0/Pa  
  }   kcUn GiP  
} k.b=EX|  
} 9ye!kYF,  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 \FfqIc9;  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 qv(3qY  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! d-b<_k{p  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 :@)R@. -  
二、面向对象设计思想 2T}>9X  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ~D@YLW1z(  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: "8%$,rG1&  
public class MP3 Zj -#"Gm  
{ adu6`2 *$  
public void Play() gs!'*U)  
{ oUn+tu:  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); w2xD1oK~o  
} 5wW5 n5YS  
} +%j27~ R>D  
/fUdb=!Z  
public class WAV 3|!3R'g/ >  
{ EC5 = 2w<  
public void Play() XY{N"S8  
{ e|:\Ps`8  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ]d[e  
} lusUmFm'*  
} Pk;/4jt4  
E} ]=<8V  
Public class MediaPlayer #/ePpSyD  
{ c*B< - l<5  
  switch (audioType.ToLower()) EVLL,x.~:z  
  { w0;4O)H$O  
    case ("mp3"): 7[P-;8)tq  
        MP3 m = new MP3(); N {{MMIq  
    m.Play(); 0^tY|(b3/M  
    break; E`.hM}h  
    case ("wav"): bvJ@H Z$  
    WAV w = new WAV(); XYR q"{Id  
w.Play(); zWU]4;,"  
    break;       |pS]zD  
  } EpO2%|@  
}   @5wc 3y  
  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。 FRR05%K  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) u=Ik&^v Wq  
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。 ,\iXZ5"R  
public class AudioMedia )#z{P[X^  
{ 7b08Lo7b  
public void Play() ZHjL8Iq  
{ ,9d]-CuP;  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); *Sdx:G~gp  
} 9,~7,Py}  
} }wRm ~  
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)。 @gb W:  
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: IV!`~\@  
public abstract class AudioMedia a9;KS>~bq  
{ OQfFS+6  
public abstract void Play(); hFm^Fy[R  
} ~C^:SND7  
#<==7X#  
public class MP3:AudioMedia \,Ws=9f  
{ O$r/ {{I.  
public override void Play() n= 4  
{ RtR@wZ2\s  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); o}G`t Bz  
} niCK(&z  
} 2DPv7\fW  
'u x!:b"  
public class WAV:AudioMedia `1P|<VbZ  
{ $%cHplQz5  
public override void Play() i,^3aZwJ'  
{ 6\I^]\YO  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); $adZ|Q\  
} tqpO3  
} @Q,Q"c2  
O!nS3%De  
public class MediaPlayer `XH0S`B  
{   Z" ;q w  
  //根据需要完成任务的单向分派 G3:!]}  
public void Play(AudioMedia media) OFtf)cGE  
{    '4{=x]K  
  media.Play(); aOd#f:{y  
} <-?C\c~G@  
} iii|;v ]+  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 Z5(9=8hB/  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 ;6``t+]q   
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: Z6${nUX  
public abstract class VideoMedia kd!?N  
{ @k h<b<a4  
public abstract void Play(); L~t< 0\r  
} hZHM5J~  
-_Z4)"k  
public class RM:VideoMedia DqQ p47kp  
{ _rB,N#{2R=  
public override void Play() -->0e{y  
{ CnL=s6XD'  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); H}kSXKO8!8  
} MuOKauYa  
} 3%?tUt  
}~+,x#  
public class MPEG:VideoMedia #at`7#K@  
{ T 'c39  
public override void Play() 4zS0kk;+  
{ =[]6NjKS,  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ciODTq?  
} 3E*m.jX  
} [s[ZOi!;I  
e^\e;>Dh>  
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。 Gqd|F>  
  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: (&eF E;c  
t}_ #N'`  
public interface IMedia Godrz*"  
{ =W3 K6w  
void Play(); rWL;pM<  
} MBg[hu%  
!5lV#w!vb  
public abstract class AudioMedia:IMedia an"~n`g  
{ NCkI[d]B@  
public abstract void Play(); ISNL='%  
} wxvi)|)  
FiiDmhu  
public abstract class VideoMedia:IMedia I)'bf/6?  
{ ujxr/8mjV  
public abstract void Play(); -&Xv,:'?  
} IyHbl_ P ^  
m4@NW*G{  
这样再更改MediaPlayer类的代码: -:ucp2  
public class MediaPlayer $!>.h*np  
{   !-7n69:G  
public void Play(IMedia media) "QdK Md  
{   0i_:J  
  media.Play(); klJ21j0Bb2  
} ;B=aK"\  
} ia'z9  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Q"qI'*Kgt  
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。  viAAb  
  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。 yV8J-YdsG  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) vO1; ;  
{ 6`CRT TJ7  
IMedia media = null; EWD^=VITL  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) _F%`7j  
{ 4c< s"2F  
  case ("mp3"): #3qeRl  
    media = new MP3(); nFn!6,>E  
    break; z;S-Q,  
        //其它类型略; 3>1^$0iq  
  case ("rm"): Y/.C+wW2  
    media = new RM(); p?Azn>qBa  
    break;   lNL=Yu2p_  
  //其它类型略; xW`y7Q}p  
} 2; ^ME\  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Vbl-Ff  
player.Play(media); 1'<C-[1  
} Bx#i?=*W  
4MS<t FH)  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 C")genMH  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 Kb?{^\FiU  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 ~'_cBJ 'XD  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 ;yJ:W8U]+;  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: o]oiJvOr  
public interface IMediaFactory &+2l#3}  
{ ,_3hbT8Q  
IMedia CreateMedia(); _Ub `\ytx  
} !e|\1v'0  
!B3TLe h  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: R(~wSL*R>  
public class MP3Factory:IMediaFactory R p&J!hlA  
{ U7s$';y"%  
public IMedia CreateMedia() O{X~,Em=q  
{ W r/-{Wt  
  return new MP3(); Tzex\]fw  
} -)}s{[]d6m  
} sE"s!s/  
//其它工厂略; :k/Xt$`  
2 kDsIEA  
public class RMFactory:IMediaFactory HK!ecQ^+  
{ 6$r\p2pi0  
public IMedia CreateMedia() )]1hN;Nz  
{ 6CBk=)qH  
  return new RM(); dDPQDIx  
} +& r!%j7  
} OjUPvR2 0  
//其它工厂略;  `t U  
Z4VFfGCTL  
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。 \~5|~|9<  
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: q7X]kr*qx  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) OH\^j1x9I  
{ Q7865  
IMediaFactory factory = null; .Fn|Okn^gr  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) hk~/W}sI  
{ W" 5nS =d%  
  //音频媒体 $,4h\>1WP  
  case ("mp3"): WkTJ M  
    factory = new MP3Factory(); NHGTV$T`1  
    break; zU?O)w1'  
  //视频媒体 /}?7Eni  
case ("rm"): !__0Vk[s  
    factory = new RMFactory(); [%P#ieD4  
    break;   CZ5\Et6r  
  //其他类型略; #V!a<w4_  
} KrE 'M  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ntW@Fm:bw>  
player.Play(factory.CreateMedia()); 9|+6@6VY!  
} mOE *[S)  
s\ -,RQ1  
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。 .9jKD*U|  
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: z]G|)16  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) s*izhjjX  
{ 0* $w(*  
IMediaFactory factory = null; ?%s>a8w  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) x}] 56f  
{     LIZB!S@V\  
  case ("mp3"): 3 t,_{9  
    factory = new MP3Factory(); ix3LB!k<  
    break; Zl9@E;|=  
    //其他类型略; L)sgW(@2  
  case ("rm"): '.mepxf< f  
    factory = new RMFactory(); YT\@fgBt  
    break;   rJ!cma  
  //其他类型略; |YJ83nSO~  
} 1 R5 pf  
IMedia media = factory.CreateMedia(); z5>I9R^q;  
media.Play(); fvkcJwkc  
} qlO}=b/  
*M.xVUPr  
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。 6\4-I^=B  
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。 1+x" 5<(W  
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。 S#/%#k103  
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: G7%bY  
nr!N%Hi  
<appSettings> c3vb~l)  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 6%v9o?:~l  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> #.Rn6|V/4  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> [{x}# oRSE  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> $]v}X},,  
</appSettings> @A/k"Ax{r  
,lyW'<~gA  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: yeo&Qz2vU  
private void InitMediaType() %q{q.(M#  
{ G.W !   
cbbMediaType.Items.Clear(); 4.RQ3SoDa  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) zKJ2 ~=  
{ .|UQ)J?s  
    cbbMediaType.Item.Add(key); {Cx5m   
} ,^(]zZh  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; @AsJnf$y  
} jwZ,_CK  
{Mx(|)WkL  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 8K 3dwoT  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) M([#Py9h  
{ kxn&f(5  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); [M?2axOC  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); p9(y b  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 4fEDg{T  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, }cKB)N BJb  
factoryDllName).Unwrap(); \o9 \i kR  
IMedia media = factory.CreateMedia(); )9QtnM  
media.Play(); \;LDE`Q_x  
} L4#pMc  
c'2d+*[  
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。 \8`?ir q"  
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: {$*N1$(%  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 v9*m0|T0M  
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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