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"): [A OluS
WAV w = new WAV(); M#jee E-}%
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>c Qt
} 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."); OM C|.[
} YVV $g-D}
}
NGD2z.
745V!#3!M
public class WAV:AudioMedia RloPP
{ 03jBN2[!
public override void Play() ialk6i![
{ V\8
5
MessageBox.Show("Play the wav file."); 9 7qS.Z27
} 'cc4Y~0s
} s~ZC!- [;
aV%rq9Tp
public class MediaPlayer ?4||L8j2^
{ <(lSNGv5N
//根据需要完成任务的单向分派 bM_(`]&*
public void Play(AudioMedia media) `CUO! 'U
{ w)>z3Lm
media.Play(); >~8Df61o`
} b4OR`dd*J
} ,TA[el%#
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 j`pR;XL1[
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 i*E`<9
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: 1:Gd{z
public abstract class VideoMedia 5"]2@@b4
{ c|a|z}(/J
public abstract void Play(); `lOoT
} Xr;noV-X
W3j|%
public class RM:VideoMedia l[0P*(I,
{ 6spk* 8e
public override void Play() u(a&x|WY
{ 6?x{-Zj^?
MessageBox.Show("Play the rm file."); vrDRSc6_
} < tq9
} -k{R<L
W5uI(rS<6
public class MPEG:VideoMedia lfG's'U-z
{ +W4g:bB1
public override void Play() .T
X& X
{ oh)l\
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); UAO#$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][Z;g
QYGxr+D
public abstract class AudioMedia:IMedia *s4!;2ZhsU
{ =^M t#h."
public abstract void Play(); Jjq%cA
} I]$d,N!.
zPc;[uHT
public abstract class VideoMedia:IMedia .AW*7Pp`f
{ 9Q1GV>j>B
public abstract void Play(); MF(~!SOIG
} 3%a37/|~y
,]"u!,yHb
这样再更改MediaPlayer类的代码: 8;NO>L/J]i
public class MediaPlayer ,~iAoxD5jY
{ 0G 1o3[F
public void Play(IMedia media) ~` hcgCi%
{ __c_JU
media.Play(); o$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$COCv
break; [9^e
u>)A
//其它类型略; jwox?] f+
} ,&SJ?XAs
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); G#v7-&Yl6
player.Play(media); d`/{0 :F
} S8,06/#
I SmnZ@
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 <,C})H?
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 T5;D0tM/
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 m`"s$\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
} <-pbLL 9
} 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; AUK7a
//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,\uY}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<<