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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) !qT.D:!@zF  
v]c1|?9p'  
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。 A:>G:X5t  
一、传统过程化设计思想 LDO@$jg  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: wC;N*0Th  
public class MediaPlayer R:zjEhH )  
{   oW3|b2D  
private void PlayMp3() 2#R8}\  
{ Rk!8eN Pf  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); rY295Q  
} a LJ d1Q  
<jG[ z69)  
private void PlayWav() CvRO'  
{ [wn! <#~v  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); aV#phP  
} <KFl4A~  
.1 jeD.l  
public void Play(string audioType) ^J)0i_RS  
{   G rI<w.9X  
  switch (audioType.ToLower()) gl 27&'?E*  
  { xc,Wm/[  
    case ("mp3"): C/MQY:X4  
    PlayMp3(); W~/{ct$Y  
    break; .+&M,% x  
    case ("wav"): sBLOrbo  
    PlayWav(); 1u~a*lO}  
    break;       ^9 ^DA!'  
  }   Y|ErVf4  
} /6:qmh2  
} RO[6PlrRN  
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。 BT"n;L?[  
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。 U\-=|gQ'  
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! PQP|V>g  
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。 395`Wkv  
二、面向对象设计思想 [F 24xC+  
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! wK0],,RN,h  
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: >Q:h0b_$U  
public class MP3 q^h/64F  
{ sQn@:Gk  
public void Play() _pxurq{  
{ J~AmRo0!k  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); onl,R{,`0  
} 5,?^SK|'x  
} "(Nt9K%P)  
~~q>]4>  
public class WAV o{3>n" \w3  
{ L;v.X'f  
public void Play() %DM0Z8P$B-  
{ )FN$Jlo  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); a\}` f=T  
} gv1y%(`|n(  
} }=|plz}  
Y|buQQ|  
Public class MediaPlayer +'wO:E1( w  
{ R{pF IyR  
  switch (audioType.ToLower()) Z1.v%"/(  
  { T3@34}*  
    case ("mp3"): Nh\o39=  
        MP3 m = new MP3(); #7@p  
    m.Play(); BZ(I]:oDL  
    break; b@O{eQB  
    case ("wav"): tG~[E,/`  
    WAV w = new WAV(); 6 [?5hmc"w  
w.Play(); [&kz4_  
    break;       ';v1AX}5q  
  } Jhfw$DF  
}   uW2  q\  
  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。 >`p? CE  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) rA E5.Q!u  
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。 0o:R:*  
public class AudioMedia %m+7$iD  
{ wB&5q!{!  
public void Play() RhC|x,E  
{ $ Ggnn#  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); >GLoeCRNu  
} Z{gm4YV  
} k SgE_W)  
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)。 #jd.i  
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: O<E8,MCA[a  
public abstract class AudioMedia Dt{WRe\#  
{ K)5j  
public abstract void Play(); $HtGB]  
} R_\o`v5  
[P6m8%Y|s  
public class MP3:AudioMedia m)3M)8t  
{ crN*eFeW  
public override void Play() WA0D#yuJ/  
{ [YZgQ  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); *,IK4F6>:  
} 3+(lKd  
} HUAYtUBH  
)WInPW  
public class WAV:AudioMedia lcy<taNu)  
{ vB}c6A4'U  
public override void Play() A^#\=ZBg1  
{ O6vxp?:^  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 3W]gn8  
} .g1x$cQ1<  
} a(=lQ(v/?  
1U/RMN3`  
public class MediaPlayer |xg_z&dX  
{   'O\ y7"a  
  //根据需要完成任务的单向分派 gPb.%^p  
public void Play(AudioMedia media) jT}={[9b  
{   )Jdku}Pf  
  media.Play(); w;j<$<4=7  
} _> x}MW+  
} T&+3Xi:  
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)。 2QM{e!9  
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。 s\pukpf@  
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: ?|+e*{4k  
public abstract class VideoMedia h`dQ OH#  
{ ;Q^>F6+_m  
public abstract void Play(); y_}vVHT,  
} s1[&WDedM  
jC4>%!{m  
public class RM:VideoMedia 2xflRks  
{ M\a{2f7'n  
public override void Play() X%j`rQk`  
{ \Ta5c31S+  
  MessageBox.Show("Play the rm file.");  1n +Uv*  
} ?d^6ynzn  
} yn_f%^!G  
$!MP0f\q g  
public class MPEG:VideoMedia ,;Wm>V)o  
{ ^4+NPk  
public override void Play() D 5n\h5  
{ j1%8r*Jj  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 'z AvQm  
} G)%V 3h  
} ix2i.wdD  
%UrNPk  
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。 S.~L[iLc  
  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: #e-K It  
uX3yq<lK"  
public interface IMedia {)lZfj}l  
{ 4KtD  k  
void Play(); DxNob-F r  
} e<[0H 8  
,%%}d9  
public abstract class AudioMedia:IMedia F_&bE@k  
{ !@vM@Z"  
public abstract void Play(); s55t>t,g6  
} 8x9$6HO  
uepL"%.@7|  
public abstract class VideoMedia:IMedia Lb} cjI:  
{ ?Ok@1  
public abstract void Play(); @*rED6zH  
} Lc:DJA  
eX@7f!uz  
这样再更改MediaPlayer类的代码: @ dF]X  
public class MediaPlayer /P3s.-sL  
{   /K@{(=n  
public void Play(IMedia media) p/f!\  
{   Y?>us  
  media.Play(); k;9"L90  
} P.;S6i n  
} + $x;FT&  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 4/B n9F  
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。 :9Vd=M6,  
  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。 0piBK=tE/  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) KZxA\,Y'5  
{ yw( E}   
IMedia media = null; b88Zk*  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) AIXvS*Y,  
{ N3`W%ws`~  
  case ("mp3"): r4D 6I,  
    media = new MP3(); *KXg;777  
    break; ]U,K]y[Bj  
        //其它类型略; (cj3[qq  
  case ("rm"): P;dp>jL  
    media = new RM(); ;\ $P;-VY  
    break;   Q:x:k+O-  
  //其它类型略; vsM] <t  
} IHg)xZ  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); iZy`5  
player.Play(media); 2z\4?HJy  
} N&0MA  
IFX|"3[$  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 F)0I7+lP  
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。 Rro{A+[,X  
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。 Jb~-)n2  
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。 a* pZcv<  
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: K+` Vn  
public interface IMediaFactory t|X |67W  
{ @HfWAFT  
IMedia CreateMedia(); {tE/Jv $  
} -%=StWdb   
a.5s5g)8  
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: 8i;N|:WdH  
public class MP3Factory:IMediaFactory gKZ{O  
{ wE75HE`gW  
public IMedia CreateMedia() c4LBlLv4  
{ /S;o2\  
  return new MP3(); QD:0iD?  
} 2`* %NJ  
} ~zz|U!TG  
//其它工厂略; %uGA+ \b  
LIH>IpamN  
public class RMFactory:IMediaFactory Q ;P~'  
{ (nrrzOax  
public IMedia CreateMedia() $ Yz &x%Lb  
{ e>t9\vN#bx  
  return new RM(); 'w%N(Ntq  
} yj$S?B Ee  
} q rbF@{  
//其它工厂略; +&\TdvNI4  
A!k}  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 ^@L[0Z`  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: ]@J}f}Mjo  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) gE=~.P[ZX  
{ !E_uQ?/w]Z  
IMediaFactory factory = null; +$>ut r  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Q]xW}5 /  
{ 6sy%KO*A  
  //音频媒体 _ga!TQ:  
  case ("mp3"): TiBE9  
    factory = new MP3Factory(); >KY\Bx  
    break; \N#)e1.0P  
  //视频媒体 :=L[kzX  
case ("rm"): ^y6Pkb P  
    factory = new RMFactory(); rF0zGNH  
    break;   3}:pD]`h  
  //其他类型略; _ z4rx  
} /1li^</|p`  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); }2c}y7B,_  
player.Play(factory.CreateMedia()); {t/!a0\HS  
} RO.(k!J .  
.;KupQ;*  
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。 |I\A0aa  
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: Mqh~5NM  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 8]?1gDS|9O  
{ ^LU[{HZV  
IMediaFactory factory = null; Gm2rjpZeq  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) J#x91Jh  
{     @J<B^_+Se  
  case ("mp3"): [d&Faa[`  
    factory = new MP3Factory(); &yA<R::o  
    break; ewY[vbF  
    //其他类型略; pWx3l5)R  
  case ("rm"): =hs@W)-O  
    factory = new RMFactory(); ?*s!&-KI  
    break;   zBs7]z!eP  
  //其他类型略; nIi_4=Z  
} \QMSka>  
IMedia media = factory.CreateMedia(); tJu<#h X  
media.Play(); ppnj.tLz;r  
} Np-D:G  
$Tur"_`I;  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 #] GM#.  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 (;j7 {(  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 hrL<jcv|  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: xqtjtH9X  
kxmS   
<appSettings> YQ)m?=+J  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ~JNuy"8  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> O+8`.  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> YiCDV(prT  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 1%@~J\qF  
</appSettings> J9 =gv0  
z )pV$  
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: J7_H.RPa  
private void InitMediaType() f lB,_  
{ =jEh#  
cbbMediaType.Items.Clear(); =[Z uE0c  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ]>T4\?aC  
{ >0c4C< _  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 9vL n#_  
} .z6"(?~  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Bsc&#  
} bw[s<z|LKA  
x sN)a!  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: > 3SZD  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) `{v!|.d<  
{ r2.f8U  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); @b@#  o  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); nMT"Rp  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; lXnzomU  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, .W*"C  
factoryDllName).Unwrap(); e{RhMjX<D  
IMedia media = factory.CreateMedia(); nP5T*-~  
media.Play(); %K/zVYGm&  
} ^Ee"w7XjD  
At$[&%}  
这样可以很好地体现了软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。 Mv%"aFC  
设想一下,如果我们要增加某种媒体文件的播放功能,如AVI文件。那么,我们只需要在原来的业务程序集中创建AVI类,继承于VideoMedia类。另外在工厂业务中创建AVIFactory类,并实现IMediaFactory接口。假设这个新的工厂类型为MediaLiabrary.AVIFactory,则在配置文件中添加如下一行: zho$g9*  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 )Bo]+\2  
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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