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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) N/E=-&E8  
}5?|iUH|  
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。 D6EqJ,~  
一、传统过程化设计思想 AgdU@&^  
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: ulk yP  
public class MediaPlayer o* QZf *M  
{   P{8<U8E  
private void PlayMp3() a$G hb]  
{ M!\6Fl{ b  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); J!zL)u|  
} o1Wf#Zq   
G:MQ_tfr&  
private void PlayWav() |:d_IB@  
{ N&u(9Fxn  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); /IC]}0kkp  
} m9Dg%\B  
"+BuFhSLf  
public void Play(string audioType) PC)V".W 1  
{   yIS&ZtBA  
  switch (audioType.ToLower()) ab<7jfFIa  
  { 9cMMkOM J  
    case ("mp3"): (HeIO  
    PlayMp3(); :NWrbfz  
    break; {d,^tG}  
    case ("wav"): Km0P)Z  
    PlayWav(); ?:RWHe.P  
    break;       c5{3  
  }   SxM5'KQ  
} w)gMJX/0yw  
} 0-U%R)Q  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 J5\2`U_FZ  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 FsfP^a  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! W1UqvaR  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 N3Z6o.k  
二、面向对象设计思想 (m=F  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! w{Y:p[}  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: rVnolA*%  
public class MP3 <P c;8[  
{ mmEe@-lE  
public void Play() ~G~:R  
{ 0"`|f0}c  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); <9?`zo$y  
} 'S; l"  
} $60]RCu  
L$f:D2Ei  
public class WAV ?yvjX90  
{ 2iWxx:e  
public void Play() Z`@< O%  
{ Pv3 e*I((  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); [2zS@p  
} yrR,7v J  
} +RD{<~i  
/909ED+)>9  
Public class MediaPlayer 74%Uojl"  
{ 0 oHnam  
  switch (audioType.ToLower()) 7p,!<X}%  
  { m?<5-"hz  
    case ("mp3"): &$_#{?dPt  
        MP3 m = new MP3(); P.]O8r  
    m.Play(); D-\z'gS  
    break; ,SoqVboRl  
    case ("wav"): x% Eu.jj  
    WAV w = new WAV(); p87VJ}  
w.Play(); #^< Rx{  
    break;       EeS VY  
  } &?yVLft  
}   irzWk3@:  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 o!|TCwt  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) ,"4  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 QgW4jIbx  
public class AudioMedia q,_ 1?A)  
{ 7j\jOkl V  
public void Play() N >+L?C  
{ \-)augq([  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); [+4--#&{  
} &V7{J9  
} /9 soUt  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 _cXLQ)-  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: w]Vd IS  
public abstract class AudioMedia z T#j.v  
{ rfc;   
public abstract void Play(); KN zm)O  
} \Y}nehxG@  
/g]m,Y{OI  
public class MP3:AudioMedia o_ SR  
{ qi-!iT(fe  
public override void Play() {!7 ^ w  
{ Q::6|B,G  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); F /% 5 r{  
} twJ)h :!_y  
} ?hwT{h  
'-m )fWf  
public class WAV:AudioMedia GOhGSV#  
{ NhA_dskvo  
public override void Play() 3_+$x 4%  
{ Fm{`?!  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ` SO"F,  
} 4F>?G{ci  
} <eG8xC  
*%xmCP J  
public class MediaPlayer X3;|h93.a  
{   or1D 6 *'  
  //根据需要完成任务的单向分派 &B5@\Hd;  
public void Play(AudioMedia media) )6:nJ"j#  
{   g{?]a'?  
  media.Play(); {(!j6|jK  
} y9L:2f\  
} Wo+'j $k  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 1]vrpJw  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 5n'C6q "  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: !`%3?}mv,  
public abstract class VideoMedia VXtW{*{"  
{ C~dD'Tq]  
public abstract void Play(); IT_Fs|$  
} 5%n  
W{2(fb  
public class RM:VideoMedia Q>}*l|Ci  
{ I`e |[k2  
public override void Play() J 4EG  
{ +iYy^oXxw  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 7+vyN^XJ"5  
} i-4pdK u  
} Dpa PRA)x  
REvY`   
public class MPEG:VideoMedia qm1;^j&y  
{ lIj2w;$v  
public override void Play() 2|n~5\K|t  
{ 0*KU"JcXd  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 5ZkMd !$y  
} LMmW3W`   
} Be(h x  
J m+;A^;  
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。 ;8 D31OT  
  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: 7TjK;w7xS.  
7#BpGQJQ  
public interface IMedia hw [G  
{ K2glkGK  
void Play(); Z_oBZs  
} )vB,eZq  
,4hQ#x  
public abstract class AudioMedia:IMedia ho#]i$b}f2  
{ =k#SQ/@  
public abstract void Play(); {FO>^~>l  
} KUG\C\z6=  
@G  0k+  
public abstract class VideoMedia:IMedia HE911 lc:  
{ @#q>(Ox%  
public abstract void Play(); ;EZ$8|  
} ,/n<Qg"`  
SV;S`\i  
这样再更改MediaPlayer类的代码: = 8F/]8_  
public class MediaPlayer Ay'2! K,I  
{   1?\ #hemL  
public void Play(IMedia media) 2 fp\s5%J}  
{   juPW!u  
  media.Play(); Q70LQCms  
} bV_@!KL$  
} Gp.+&\vi  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 5/<?Y&x  
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。 ^<fN  
  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。 a=*&OW  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 5/-{.g   
{ {S4^;Va1  
IMedia media = null; sFaboI  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) t><AaYij_  
{ i;!#:JX  
  case ("mp3"): ~Aul 7[IH  
    media = new MP3(); c` ^I% i  
    break; m'&^\7;D  
        //其它类型略; ]F[ V6`H  
  case ("rm"): L1;IXCc=  
    media = new RM(); 1DPgiIG~  
    break;   C.M]~"e  
  //其它类型略; $ftcYBZa  
} dZ'hTzw~  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); wmh[yYWc  
player.Play(media); X!r9  
} FFGG6r  
5yO %|)  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 qE73M5L&  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 W#1t%hT$  
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。 n~xh %r;  
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。 dQ+{Dv3A  
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: /L,VZ?CmtK  
public interface IMediaFactory NYb eIfL  
{ 4#H~g @  
IMedia CreateMedia(); m:@-]U@ 6  
} T^9k,J(rM  
@ m14x}H  
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: z?V'1L1gM  
public class MP3Factory:IMediaFactory \yeo-uN8  
{ 1RC(T{\x  
public IMedia CreateMedia() u'"VbW3u n  
{ >W%tEc  
  return new MP3(); 'LY.7cW  
} _B4H"2}[Y  
} {VOLUC o 4  
//其它工厂略; ZsjDe{TH  
}Xv2I$J  
public class RMFactory:IMediaFactory ;  ntq%  
{ :BFecS&i5  
public IMedia CreateMedia() *G|w#-\.c  
{ ! Ff/RRo  
  return new RM(); x5/O.5>f  
} 'yG9Rt  
} 78't"2>  
//其它工厂略; ^Y"c1f2  
`em}vdY  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 a!ao{8#  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: C^>txui8  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) f"emH  
{ -:w+`x?XaB  
IMediaFactory factory = null; sYlA{Z"  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) AN ;SRl  
{ .H,v7L,~88  
  //音频媒体 uzA"+cV5  
  case ("mp3"): U2  0@B`<  
    factory = new MP3Factory(); e)I-|Q4^%  
    break; l_ /q/8-l  
  //视频媒体 fz H$`X'M  
case ("rm"): IyvJwrO  
    factory = new RMFactory(); f=%k9Y*)  
    break;   <1~5l ~  
  //其他类型略; :sD/IM",},  
} hiKgV|ZD  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); BfmSM9  
player.Play(factory.CreateMedia()); RtZK2  
} uZ}=x3B  
4 \*!]5i  
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。 Kts#e:k@  
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: |7G +O+j  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +AVYypql8K  
{ A1{ 7g<k6  
IMediaFactory factory = null; \bJ,8J1C  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) wm>I;|gA)  
{     ZuV/!9qU  
  case ("mp3"): e RiPC  
    factory = new MP3Factory(); ,A`.u\f(:  
    break; qF9z@a  
    //其他类型略; )@"iWQ 3K  
  case ("rm"): . e' vc  
    factory = new RMFactory(); $ f`\TKlN  
    break;   L8"0o 0-  
  //其他类型略; ]F:5-[V#  
} +r0ItqkM  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Z]H`s{3  
media.Play(); rp*f)rJ  
} c#l W ?  
")%)e;V3  
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。 OV)J  
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。 )%e`SGmp  
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。 _&0_@  
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: i|zs Li/  
%au2kG,  
<appSettings> U j5%06  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> :{za[,  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> N5$IVz}  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 1k&**!S]%  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> qcYF&  
</appSettings> y%* hHnGd  
YKF5|;}  
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: H=2sT+Sp  
private void InitMediaType() gJYB)LjH"  
{ Y](kMNUSg  
cbbMediaType.Items.Clear(); B J,U,!  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 2%0J/]n\A"  
{ PGTi-o}  
    cbbMediaType.Item.Add(key); {pEay|L_  
} }A@op+0E  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; k@HV wK'y  
} O5^!\j.WR  
y#%*aV}|B  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Y*!J +A#  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) j<+Q Gd%  
{ &DnX6%2  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); RLuA^ONI  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); X%ii z  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; Oj6PmUK4  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, yht|0mZV  
factoryDllName).Unwrap(); ')ZM# :G  
IMedia media = factory.CreateMedia(); D[d+lq#p  
media.Play(); *;(wtMg  
} r`? bYoz  
 U/v }4b  
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。 N_AAhD  
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: v(uYso_  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 0Q\6GCzN\  
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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