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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) R4K eUn"  
N5I W@?4  
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@~eBU,$  
一、传统过程化设计思想 njx\$,ruN  
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: O#89M%  
public class MediaPlayer VN55!l'OV  
{   rg]A_(3Bb  
private void PlayMp3() II f >z_m  
{ 1 _:1/~R1  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); nk?xNe4  
} L_CEY  
3YZ3fhpw  
private void PlayWav() NVM2\fs  
{ @'G ( k;  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); (B?xq1Q  
} ?X5glDZ$  
SieV%T0t1  
public void Play(string audioType) ~{]m8a/ `6  
{   28ov+s~1+-  
  switch (audioType.ToLower()) {)dEO0 p  
  { 4UX]S\X  
    case ("mp3"):  p% YvP  
    PlayMp3(); }E\+e!'!2  
    break; 5qAE9G!c  
    case ("wav"): 2H32wpY ,l  
    PlayWav(); 5eZg+ O  
    break;       xQ(KmP2hl  
  }   dpOL1rrE  
} nR|uAw  
} (>@syF%PB  
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。 e]y=]}A3{  
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。 8G^B%h]  
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! qI/r_  
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。 <45dy5!Tz  
二、面向对象设计思想 [3 ;Y:&D  
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! ;V(}F!U\z  
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"I5v(TV  
public class MP3 :!it7vZ  
{ +^% &8<  
public void Play() 1'._SMP  
{ *Uw#  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 5]O LV1Xt  
} T>:g ME  
} =v#A&IPA'  
J$=b&$I(  
public class WAV SoON@h/  
{ /3:IE%o  
public void Play() YdL1(|EdM  
{ ."@a1_F|  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Y_iF$ m/R  
} e+[J[<8  
} fw~%^*  
[T?6~^m=  
Public class MediaPlayer 6"c!tJc7j  
{ M97p.;;  
  switch (audioType.ToLower()) wP *a>a  
  { \?]HqPibx  
    case ("mp3"): *V<2\-  
        MP3 m = new MP3(); 6'lT`E|  
    m.Play(); FO)nW:8]  
    break; LRlk9:QD>  
    case ("wav"): [AOluS  
    WAV w = new WAV(); M#jeeE-}%  
w.Play(); q8yJW-GA   
    break;       ,% DAh  
  } ^=M(K''  
}   \(7#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。 g&(~MD2{  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) ]KPg=@Q/  
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。 KVe'2Q<  
public class AudioMedia hI#M {cz  
{ 5^qp&  
public void Play() ^ cd5Zl  
{ <:}AC{I  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); IHX#BY>  
} MM)/B>cQt  
} we).8%)'  
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)。 ]R.Vq\A%S  
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: vWU4ZBT8G  
public abstract class AudioMedia `Q_ R/9~  
{ HC, 0" W  
public abstract void Play(); @^jLYu|W  
} z\ $>k_  
>Zp]vK~s  
public class MP3:AudioMedia 8Nq Iz  
{ -bX.4+U  
public override void Play() !suiqP1\*  
{ 5v-;*  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); OMC|.[  
} YVV $g-D}  
} NGD2z.  
745V!#3!M  
public class WAV:AudioMedia RloPP  
{ 03jBN2[!  
public override void Play() ialk6i![  
{ V \ 8 5  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 9 7qS.Z27  
} 'cc4Y~0s  
} s~ZC!-[;  
aV%rq9Tp  
public class MediaPlayer ?4||L8j2^  
{   <(lSNGv5N  
  //根据需要完成任务的单向分派 bM_(`]&*  
public void Play(AudioMedia media) `CUO!'U  
{   w)>z3L m  
  media.Play(); >~8Df61o`  
} b4OR`dd*J  
} ,TA [el%#  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 j`pR;XL1[  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 i*E`<9  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: 1:Gd{z  
public abstract class VideoMedia 5"]2@@b4  
{ c|a|z}(/J  
public abstract void Play(); `lOoT  
} Xr;noV-X  
W3j|%  
public class RM:VideoMedia l[0P*(I,  
{ 6spk* 8e  
public override void Play() u(a&x|WY  
{ 6?x{-Zj ^?  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); vrDRSc6_  
} < tq9  
} -k{R<L  
W5uI(rS<6  
public class MPEG:VideoMedia lfG's'U-z  
{ +W4g:bB1  
public override void Play() .T X& X  
{ oh)l\  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); UAO#$o(  
} oU5mrS.7M!  
} E cz"O   
\+A<s,x  
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。 JNl+UH:.  
  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: T#f@8 -XUE  
LP_F"?4  
public interface IMedia @ ]3Rw[% z  
{  e) (|  
void Play(); LK5H~FK  
} a];g  
QYGxr+D  
public abstract class AudioMedia:IMedia *s4!;2ZhsU  
{ =^M t#h."  
public abstract void Play(); Jjq%cA  
} I]$d,N!.  
z Pc;[uHT  
public abstract class VideoMedia:IMedia .AW*7Pp`f  
{ 9Q1GV>j>B  
public abstract void Play(); MF(~!SOIG  
} 3%a37/|~y  
,]"u!,yHb  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 8;NO>L/J]i  
public class MediaPlayer ,~iAoxD5jY  
{   0G 1o3[F  
public void Play(IMedia media) ~` hcgCi%  
{   __c_JU  
  media.Play(); o$ k$  
} wQ^a2$Z  
} t1^96@m^  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Xlw=R2`)~  
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。  8[OiG9b  
  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。 2ow\d b  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) k~dr;j  
{ 4Pdk?vHK;  
IMedia media = null; (Mh\!rMg  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) [40 YoVlfM  
{ FCPRg^=<!~  
  case ("mp3"): 'b,D;'v  
    media = new MP3(); c y$$}  
    break; r&DK> H  
        //其它类型略; !:e qPpz  
  case ("rm"): Qd?P[xm  
    media = new RM(); 0^z$COCv  
    break;   [9^e u>)A  
  //其它类型略; jwox?]f+  
} , &SJ?XAs  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); G#v7-&Yl6  
player.Play(media); d`/{0:F  
} S8,06/#  
ISmnZ@  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 <,C})H?  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 T5;D0tM/  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 m`"s$\fah  
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。 KA#-X2U/  
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: Hkt'~ L*   
public interface IMediaFactory uBgHtjmae  
{ ;8Cqy80K  
IMedia CreateMedia(); w>s  
} }tPl?P'`  
ZP<X#]$qb  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: -~k2Gy;E  
public class MP3Factory:IMediaFactory s_TM!LRUcw  
{ oJ+$&P(  
public IMedia CreateMedia() 1P_bG47  
{ 5 S& >9l  
  return new MP3(); _K>m9Q2  
} <-pbLL9  
} 8hg(6 XUG  
//其它工厂略; (~oPr+d  
Vi_|m?E  
public class RMFactory:IMediaFactory VJaL$Wv)H  
{ \zwb>^  
public IMedia CreateMedia() L\[jafb_`  
{ "/"k50%  
  return new RM(); ='j  
} d6VKUAk'7>  
} |T%/d#b~  
//其它工厂略; [PT_y3'%  
5sE}B8 mF  
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。 vrGNiGIi[  
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: K3^2R-3:8  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) aRmS{X3  
{ C*!_. <b  
IMediaFactory factory = null; .Yx. Lm}  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) f@mM&e=f  
{ \ck3y]a[  
  //音频媒体 LzfLCGA^  
  case ("mp3"): !l|Qyk[  
    factory = new MP3Factory(); /[L:ol6;!  
    break; .8m)^ET  
  //视频媒体 :\Z0^{  
case ("rm"): {65X37W  
    factory = new RMFactory(); o6R(BMwGa  
    break;   A UK7a  
  //其他类型略; Mi/_hzZ\  
} )C@,mgh  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ,3j*D+  
player.Play(factory.CreateMedia()); THJ+OnP  
} _xUXt)k  
^9nM)[/C?  
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。 2,\u Y}4  
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: &g`a [#  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) P,wJ@8lv  
{ 0)NHjKP  
IMediaFactory factory = null; fomkwN  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) v\c3=DbO  
{     khfE<<$=  
  case ("mp3"): or<JjTJ\o_  
    factory = new MP3Factory(); '9)@U+yfQ  
    break; 3kMiC$  
    //其他类型略; LtQy(F%8/  
  case ("rm"): u+9Mc u"  
    factory = new RMFactory(); |]Xw1.S.L  
    break;   dXj.e4,m  
  //其他类型略; wK_}`6R/  
} CHz(wn  
IMedia media = factory.CreateMedia(); L8fr uwb  
media.Play(); i469<^A  
} f19 i !  
G-qxQD1wK  
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。 ) l)5^7=W  
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。 jd{J3s '%  
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。 ]~P?  
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: @lX)dY  
OL>/FOH:Fx  
<appSettings> 0[];c$r<  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> uFqH_04  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> BSz\9 eT  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Wac8x%J  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> -=RXhE_{  
</appSettings> 2g$Wv :E3  
&}FYz8w 2/  
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: gLH(Wr~(a  
private void InitMediaType() NJp;t[v.^  
{ FueJe/~t  
cbbMediaType.Items.Clear(); Uu(W62  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) y^ :x2P  
{ CeQcnJU  
    cbbMediaType.Item.Add(key); !>tXib]:  
} .^uu* S_  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; it,%T)2H  
} wKYfqNCH  
?aCR>AY5X  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: mf3G$=[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) LP~$7a  
{ Rq 7ksTo  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 4c% :?H@2  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); C{) )T5G  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; =mZw71,  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, uxcj3xE#d  
factoryDllName).Unwrap(); !qR(Rn  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 0KZ 3h|4lP  
media.Play(); Hq9(6w9w  
} iT%UfN/q=I  
sxqX R6p{  
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。 s0:1G -I  
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: ,d7@*>T&  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 +a|4XyN  
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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