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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) 1_}* aQ  
NY.Y=CF("  
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。 7aAT  
一、传统过程化设计思想 R7xKVS_MP  
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: @I{v  
public class MediaPlayer }*4K{<02  
{   G,+-}~$_  
private void PlayMp3() L`>uO1O  
{ 7]}n 0*fe  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); \nQV{J  
} NYS |fa  
{Vy2uow0  
private void PlayWav() }:NE  
{ 2, bo  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); :CH?,x^!@  
}  WW5AD$P*  
d51.Tbt#%7  
public void Play(string audioType) 6$#p}nE  
{   <3aiS?i.h  
  switch (audioType.ToLower()) 3<:(Eda}  
  { wvH=4TT=w"  
    case ("mp3"): }A@op+0E  
    PlayMp3(); m0XdIC]s  
    break; $]eU'!2)  
    case ("wav"): ^HpUbZpat)  
    PlayWav(); [ 0? *J<d  
    break;       <=m@Sg{o  
  }   ySyA!Z  
} @=@7Uu-  
} !`j}%!K!  
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。 U&DD+4+28:  
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。 yb)!jLnH  
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! tqdw y.  
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。 ]w2nVC 3  
二、面向对象设计思想 4`(b(DL]  
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! fQZ,kl  
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: yk1.fxik'  
public class MP3 4.?tP7UE  
{ N7/eF9  
public void Play() \[m{&%^G  
{ FdT@}  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); O3Jp:.ps  
} yXg #<H6V  
} DI/yHs  
*AEN  
public class WAV CxyL'k  
{ LQy`,-&  
public void Play() s*A#;  
{ mIJYe&t7)  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); AF-4b*oB  
} x. d ;7  
} |UA)s3Uhxb  
:a YbP,mE  
Public class MediaPlayer 1: cD\  
{ Ns^[Hb[b'  
  switch (audioType.ToLower()) & ,KxE(C  
  { njO5 YYOu  
    case ("mp3"): !3Xu#^Xxj  
        MP3 m = new MP3(); AQCU\E  
    m.Play(); &~ =q1?  
    break; KW&5&~)2  
    case ("wav"): y[ikpp#ozY  
    WAV w = new WAV(); tS1(.CRk  
w.Play(); 7#\\Ava$T  
    break;       51:NL[[6  
  } rlQ4+~  
}   ^pAgo B  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 i+`N0!8lY  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Knd2s~S  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 La$*)qD,  
public class AudioMedia :C%cnU;N  
{ 8KQD w:  
public void Play() $@H]0<3,  
{ Qw&It  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); MiB"CcU  
} u$A*Vsmr  
} _*(n2'2B  
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)。 =&kd|o/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: *|Cmm>z"7  
public abstract class AudioMedia :?LUv:G  
{ }Xn5M&>?  
public abstract void Play(); @@&([f  
} pf_(?\oz>  
LV$@J  
public class MP3:AudioMedia :BIgrz"Jz  
{ 7od6`k   
public override void Play() %hEhZW{:  
{ cr;\;Ta_!W  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); xPuuG{Sm  
} =#tQhg,_  
} w 0V=49  
y$J M=f$  
public class WAV:AudioMedia hj~nLgpN  
{ =LP,+z  
public override void Play() )0RznFJ+X  
{ BQ\o?={  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); P, (#' W  
} L.5 /wg  
} 8SJi~gV  
j?5s/  
public class MediaPlayer K'Gv+UC*6  
{   !N, Oe<  
  //根据需要完成任务的单向分派 hB]\vA7  
public void Play(AudioMedia media) znNJ?  
{   zjuU*$A4  
  media.Play(); Tc{n]TV  
} Sdk:-Zuv  
} 3&'u7e  
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)。 STfcx] L  
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。 _{d0Nm  
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: v5aHe_?lp  
public abstract class VideoMedia x *p>l !  
{ x)+3SdH  
public abstract void Play(); GIo7- 6kvm  
} H <gC{:S  
n/>^!S  
public class RM:VideoMedia .BaU}-5  
{ "`QI2{!l  
public override void Play() 9_~[  
{ Qxw?D4/Y  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); Zx%ib8| j  
} $i:wS= w'  
} > 4c7r~\k  
d[cqs9=\  
public class MPEG:VideoMedia )#NT*@j`  
{ :n@j"-HA  
public override void Play() 9KqN .  
{ g$z9 (i+  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); W.B;Dy,Y  
} i4',d#  
} {C% #r@6  
zvzS$Gpe  
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。 $]{20"  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: &zGf`Zi6*%  
A,P_|  
public interface IMedia dZMOgZ.!yr  
{ fR:BF47  
void Play(); Sr9)i8x{  
} (JgW")M`cY  
,wyfMOGLt  
public abstract class AudioMedia:IMedia X {["4  
{ (wMiX i  
public abstract void Play(); F|rJ{=x  
} ;q8tOvQ  
s8/sH];  
public abstract class VideoMedia:IMedia f{} zqCK  
{ 7W{xK'|]  
public abstract void Play(); ?0ezr[`.  
} Aqc Cb[1r  
|^uU&O;.  
这样再更改MediaPlayer类的代码: lur$?_gt  
public class MediaPlayer m'L7K K-Y)  
{   #_A <C+[  
public void Play(IMedia media) $r>\y (W  
{   lphELPh  
  media.Play(); u$3wdZ2&m  
} 6m=FWw3y  
} O%w"bEr)N  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 UG]]Vk1d]  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 <c,/+ lQ^  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 .e^AS~4pl  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (%i)A$i6a  
{ u:6PAVW?  
IMedia media = null; yMJY6$Ct  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) GzC=xXON  
{ R(i2TAaaU  
  case ("mp3"): 0%K/gd#S<  
    media = new MP3(); c*5y8k  
    break; ~If{`zWoC  
        //其它类型略; u-31$z<<5}  
  case ("rm"): +c8cyx:^f  
    media = new RM(); 9JG9;[  
    break;   SkmLX@:(  
  //其它类型略; /SXms'C  
} -<R"  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); L\:f#b~W  
player.Play(media); `]+-z +  
} H1FD|Q3  
01/?  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 4yk!T  
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。 17itC9U  
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。 @,Re<%\  
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。 N@oNg}D&:  
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: 6I)1[tU  
public interface IMediaFactory dzK]F/L]  
{ j:JM v  
IMedia CreateMedia(); {3jV ,S  
} 4f}:)M$5  
?|&plf |  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: \Y EV 5  
public class MP3Factory:IMediaFactory &TpzJcd"  
{ =:|fN3nJ2  
public IMedia CreateMedia() eH*u,/  
{ d%"?^e  
  return new MP3(); :;wb{q$O  
} !Q`vOVSUD  
} z_Nw%V4kr  
//其它工厂略; 3#IU^6l:1S  
^kS44pr\Q  
public class RMFactory:IMediaFactory R)%1GG4  
{ yf2I%\p}  
public IMedia CreateMedia() 5i 6*$#OM_  
{ ]<V,5'xh  
  return new RM(); ,%|$# g 0  
} r N"P IH  
} L$ nFRl&  
//其它工厂略; "8bxb  
xnyp'O8yk  
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。 ,P?R 3  
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: ?89ZnH2/  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) vYYLn9}5  
{ :6,qp?/  
IMediaFactory factory = null; !'-|]xx(  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) !k=>Wb8n2  
{ $U uSrX&  
  //音频媒体 ]^='aQ  
  case ("mp3"): *kI1NchF  
    factory = new MP3Factory(); *ybwl Lg  
    break; Jkc1ih`^  
  //视频媒体 Kg#5 @;  
case ("rm"): ?pT\Ft V  
    factory = new RMFactory();  Ji>  
    break;   m &U $V  
  //其他类型略; o9tvf|+z  
} -rEg(@S %  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); t`"]"Re  
player.Play(factory.CreateMedia()); wbC'SOM  
} %cWy0:F5VY  
qJ;T$W=NG  
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。 w Wx,}=  
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: P5:X7[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) `OY_v=}  
{ 7[V6@K!Al[  
IMediaFactory factory = null; B{D!5{t  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) WHV]H  
{     \Z +O9T%  
  case ("mp3"): "hwG"3n1  
    factory = new MP3Factory();  2iUdTy$  
    break; BjT0m k"P  
    //其他类型略; OV l,o  
  case ("rm"): nFVQOr;  
    factory = new RMFactory(); iNTw;ov  
    break;   fP>K!@!8  
  //其他类型略; 4_`ss+gk  
} #>SvYP  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ;st$TVzkn  
media.Play(); )xJo/{?  
} "TWNit  
WSdTP$?  
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。 AT#&`Ew  
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。  c`'2  
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。 }v'jFIkhI  
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: (5l5@MN  
0FDfB;  
<appSettings> a\wpJ|3{=T  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> u 1?1x  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> |JpLMUG  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> k5>K/;*9  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 9s5PJj"u  
</appSettings> fbbk;Rq.'3  
x)X=sX.  
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: eBD7g-  
private void InitMediaType() EDm,Y  
{ kEM5eY  
cbbMediaType.Items.Clear(); MDfE(cn2q  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) /Z:\=0`  
{ D4:c)}  
    cbbMediaType.Item.Add(key); w$JG:y#  
} IC-k  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 0NY2Kw;  
} -{ Ng6ntS  
k^|P8v+"D  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: it2@hZc5  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) >L#HE  
{ \O"EK~x}/  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); /4\!zPPj.  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 7Y:~'&U|  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; oGzZ.K3 A  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, FFTh}>>  
factoryDllName).Unwrap(); k+^-;=u 6<  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ub |tX 'o  
media.Play(); MZt~ Abt  
} wIW]uo/=  
u S$:J:Drx  
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。 $-dz1}  
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: 2 {lo  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 wv 7j ES  
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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