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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) Vt:~q{9*k  
/ F4zg3  
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。 e> e}vZlX  
一、传统过程化设计思想 @#T|Y&  
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: @tNzQ8  
public class MediaPlayer R;uvkg[o  
{   v3~?;f,l  
private void PlayMp3() 'vbsvT  
{ }ppN k:B  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); <Tzrj1"Q3  
} 0zmE>/O+  
r1 !@hT  
private void PlayWav() `yrB->|vG  
{ L*xhGoC=  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ?PeJlpYzV  
} zPn+ V7F  
4'/nax$Bx;  
public void Play(string audioType) ls\WXCH  
{   {Aw#?#GPW  
  switch (audioType.ToLower()) %[Wh [zZy  
  { N +Yxz;Mg  
    case ("mp3"): ;K:zmH  
    PlayMp3(); `u3EU*~W  
    break; y\4L{GlBM  
    case ("wav"): )~)J?l3 {  
    PlayWav(); f-vCm 5f  
    break;       Dp,L/1GQ8  
  }   89pEfl j2  
} %g{X?  
} 4":KoS`,j  
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。 _|kxY '_[8  
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。 J=9FRC  
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! YxYH2*q@  
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。 >JHryS.j$4  
二、面向对象设计思想 :~"CuB/  
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! g:g\>@Umo  
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: FH?U(-  
public class MP3 \)#kquH/l  
{ at#ja_ hd  
public void Play() D=j-!{zB  
{ BKCA <  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); q;T{|5/O  
} x9UX!Z5*>  
} k:t ]s_`<  
Yb|c\[ %  
public class WAV 2b}t,&bv?  
{ Kr gFKRgGj  
public void Play() #xsE3Wj-X  
{ wN_Vfb  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); MU@UfB|;u  
} 44ek IV+?  
} EH+"~-v)ae  
gX@HO|.t  
Public class MediaPlayer >?2M }TV3  
{ h5*JkRm  
  switch (audioType.ToLower()) 1gL2ia  
  { b|l:fT?&  
    case ("mp3"): #^u$  
        MP3 m = new MP3(); `uv2H$  
    m.Play(); W#9BNKL  
    break; u_w#gjiC  
    case ("wav"): 2Q/x@aT,h  
    WAV w = new WAV(); B3pCy~*5  
w.Play(); o |{5M|nD  
    break;       \tf <B\oa  
  } >c1qpk/  
}   `x+ B+)0X  
  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。 *'Sd/%8{  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) n`? py  
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。 !,wIQy_e4  
public class AudioMedia s 1 A.+  
{ N({MPO9  
public void Play() fx41,0;gZq  
{ q(  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 1-8mFIK  
} dP9qSwTa  
} Q3kdlxXR  
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)。 -]0OKE&  
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: =Gpylj7?~  
public abstract class AudioMedia ^n*)7K[  
{ f%is~e~wc  
public abstract void Play(); ePOG}k($/%  
} ],@rS9K  
C)[,4wt,  
public class MP3:AudioMedia xgwY@'GN  
{ b1(T4w6  
public override void Play() >!eAM )  
{ [^WC lRF  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Fco`^kql.D  
} {{$Nqn,pH  
} K0u|U`   
t URu0`](  
public class WAV:AudioMedia 5bRJS70M  
{ G)EU_UE 9  
public override void Play() 8zZvht*  
{ VQc_|z_ s  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); v> LIvi|]  
} "3X2VFwoJ  
} VACQ+  
&|s0P   
public class MediaPlayer lUOF4U&r  
{   [T8WThs  
  //根据需要完成任务的单向分派 }~YA5^VQ$  
public void Play(AudioMedia media) E-T)*`e  
{   u4t7Ie*Q  
  media.Play(); kYzIp  
} )X1{  
} >nJ\BPx  
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)。 %R}qg6dL  
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。 ,82S=N5V!  
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: Y>dF5&(kb  
public abstract class VideoMedia /K+r? ]kf  
{ -RE^tW*Yy  
public abstract void Play(); 3atBX5  
} QE^$=\l0  
3lf=b~Zi)  
public class RM:VideoMedia Zd3S:),&  
{ tIWmp30S  
public override void Play() |6.l7u ?d  
{ p2hB8zL  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); )1]ZtU  
} vDp8__^  
} bg!/%[ {M  
W,K;6TZhh  
public class MPEG:VideoMedia JgxtlYjl  
{ \Z?9{J  
public override void Play() h1j!IG  
{ ty8q11[8  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); "Bh}}!13  
} / kF)  
} 8V~k5#&Ow  
Cz9xZA{[M  
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。 ,kyJAju>  
  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: $jjfC  
p\Q5,eg  
public interface IMedia W/=.@JjI  
{ ayn)5q/z  
void Play(); :">!r.Q  
} BOX{]EOj  
T(#J_Y  
public abstract class AudioMedia:IMedia R}-(cc%5  
{ IB(6+n,6s  
public abstract void Play(); d?y4GkK  
} 3(="YbZ  
"H=6j)Cb  
public abstract class VideoMedia:IMedia Jz\%%C  
{ '*Z1tDFS  
public abstract void Play(); `XJG(Oas\  
} R   
MR;1 2*p  
这样再更改MediaPlayer类的代码: YDIG,%uv  
public class MediaPlayer RF`.xQ26=  
{   OTvPUkp*  
public void Play(IMedia media)  Fe#  1  
{   9>= ;FY  
  media.Play(); g&^quZ"H  
} +G$4pt|=  
} >f|||H}Snw  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Ryl:a\  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 "SNn^p59k  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 |'e^QpU5  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ^-TE([bW  
{ l#g\X'bK  
IMedia media = null; Z]A{ d[  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) )!3V/`I  
{ M-$%Rzl_  
  case ("mp3"): lXx=But  
    media = new MP3(); ^6jV_QM#  
    break; sG(~^hJ_  
        //其它类型略; 9Uh"iMB  
  case ("rm"): g1;:KzVv  
    media = new RM(); zv|2:4H  
    break;   u]g%@3Pn  
  //其它类型略; )1Y{Q Y}l  
} X@--m6-  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); V)3KS-  
player.Play(media); w_aknt T  
}  03L]  
YC*"Thuu  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 w0[6t#$F  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 ZFA`s qT  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 t0( A4E  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 T"(&b~m2b4  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: 1Rt33\1J0  
public interface IMediaFactory dhC$W!N7!  
{ 0XOp3  
IMedia CreateMedia(); -$t{>gO#Y  
} ^gN6/>]qrY  
Wt*cIZ  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: u^^vB\"^  
public class MP3Factory:IMediaFactory JOj;^ h  
{ 0B[="rTS7#  
public IMedia CreateMedia() v|Pv 03%?7  
{ bYcV$KJk  
  return new MP3(); #{6{TFx\  
} /RG:W0=K  
} PoHg,n]  
//其它工厂略; O24m;oHM  
cA&9e<  
public class RMFactory:IMediaFactory L s G\OG  
{ kAKK bmE  
public IMedia CreateMedia() rExnxQ<e  
{ -fM1nH&  
  return new RM(); b\ X@gq  
} ~b(i&DVK  
} @tF\p  
//其它工厂略; \|n- O=}=2  
8mCxn@yV  
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。 EHSlK5bD,  
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: OP;v bZ  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) _Mi5g_  
{ 2kqup)82e  
IMediaFactory factory = null; q'+)t7!  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) |e=,oV"  
{ ay4 %  
  //音频媒体 ]v?@g:i E  
  case ("mp3"): #./fY;:cj  
    factory = new MP3Factory(); -Sq z5lo  
    break; $&Gu)4'+  
  //视频媒体 ?(xnSW@r  
case ("rm"): LY+@o<>  
    factory = new RMFactory(); &PL8|w  
    break;   !:)s"|=  
  //其他类型略; 3 D6RLu  
} 4M^= nae  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); oxr#7Ei0d  
player.Play(factory.CreateMedia()); yyR0]NzYUD  
} I.I`6(Cb  
)i6mzzj5  
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。 &`h{i K7  
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: !'Ak&j1:`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  ''|W9!  
{ f<GhkDPm>?  
IMediaFactory factory = null; Y h7rU?Gj  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) u]:oZMnj  
{     {0r0\D>bw  
  case ("mp3"): 0`Kj 25  
    factory = new MP3Factory(); )z>|4@,  
    break; Qo>b*Ku;  
    //其他类型略; @<,X0S  
  case ("rm"): x-XD.qh7Hr  
    factory = new RMFactory(); $5 >e  
    break;   },uF 4M.K  
  //其他类型略; +20G>y=+  
} #+JG(^%B  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 4d"r^y'  
media.Play(); 1v#%Ei$6`t  
} \ S_Ou   
G3t xj  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 CJtcn_.F  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 .b_)%jd x  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 y@1+I ~@  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: >d@&2FTO  
2{D{sa  
<appSettings> 85>05 ?  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> PYQ;``~x  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> W=lyIb{?^0  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> mD/9J5:  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 88Ey12$  
</appSettings> 6e(Qwt  
8<5]\X  
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: a@8v^G  
private void InitMediaType() `Nv=B1  
{ [<7@{;r  
cbbMediaType.Items.Clear(); %W'v}p  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ^9m\=5d  
{ $': E\*ICb  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ; a/X<  
} %) /s;Q,  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; t9nqu!);  
} EJj.1/]|r  
5]~'_V  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: -M~8{buxv  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 9 *xR6  
{ czA5n  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); R$v[!A+:'  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); XND|h#i8  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; PvzcEV  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Hfv7LM  
factoryDllName).Unwrap(); @#<D ^"  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Q`~jw>x  
media.Play(); V08?-Iz$  
} gK_Ymq5>"M  
x`U^OLV  
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。 EH$1fvE  
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: tW.9yII  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 26e]`]!SU  
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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