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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) *\iXU//^)  
I:al[V2g  
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。 c9nv=?/}f  
一、传统过程化设计思想 )FA:wsy~E  
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: FW3E UC)P  
public class MediaPlayer m4~~q[t  
{   R;U4a2~  
private void PlayMp3() U"UsQYa_  
{ [*C~BM  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); i-WP#\s  
} &>Y.$eW_  
(VCJn<@@  
private void PlayWav() GqP02P'2  
{  fOsvOC  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ^*y 1Fn0  
} 4 8; b  
XfIsf9  
public void Play(string audioType) #{k+^7aQ  
{   ?mVSc/  
  switch (audioType.ToLower()) u]9 #d^%V  
  { o?= &kx  
    case ("mp3"): Jfv'M<I  
    PlayMp3(); qM Qu!%o  
    break; zrE{CdG%y  
    case ("wav"): h<CRW-  
    PlayWav(); ns/*WH&[x  
    break;       |{%$x^KyJ  
  }   *cX i*7|=  
} 6I _4{  
} Y2ON!Rno  
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。 v$;URF%^  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 a 7b1c!  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! U: <  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 J*%IvRg  
二、面向对象设计思想 LZ(K{+U/  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! 'c/8|9jX  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: M3d%$q)<rW  
public class MP3 x FvK jO)  
{ dgByl-8Q  
public void Play() Hy'EbQ  
{ r M}o)  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); |w>b0aY  
} @,G\` ;Ma  
} Gt,VSpb~s  
o=lZl_5/u;  
public class WAV v}!^RW 'X  
{ ='e_9b\K  
public void Play() ;kG"m7-/  
{ < jX5}@`z  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); *xx)j:Sc2  
} r0\C2g_X  
} }-Nc}%5  
i\4YT r,  
Public class MediaPlayer X VKRT7U  
{ ;D(6Gy9~  
  switch (audioType.ToLower()) FId,/la  
  { NJ$Qm.S  
    case ("mp3"): :yw(Co]f  
        MP3 m = new MP3(); (enOj0  
    m.Play(); k $# ,^)T  
    break; ']^]z".H  
    case ("wav"): @aB7dtM  
    WAV w = new WAV(); TOvsW<cM  
w.Play(); nF,zWr[x  
    break;       ),%@X  
  } \4fuC6d2  
}   %_39Wa  
  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。 ['6Sq@c)  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) \2Q#'  
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。 R=iwp%c(  
public class AudioMedia ?2gXF0+~Y2  
{ 3"Kap/[h  
public void Play() &< FKcrZ,  
{ R_:lp\S&  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); au+:-Khm  
} ]% G#x  
} [KW)z#`*  
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)。 e?GzvM'2  
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: ^>fr+3a"P  
public abstract class AudioMedia x%dVD  
{ eQfXUpk3@I  
public abstract void Play(); T&<ee|t@{  
} ,RAP_I!_x  
a]8W32  
public class MP3:AudioMedia XHJ/211  
{ 6jov8GIAt  
public override void Play() J0t_wM Ja  
{ M@pF[J/  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 4jVd  
} 3]&le[.  
} J'wJe,  
>@Na6BH5v  
public class WAV:AudioMedia |b!Bb<5  
{ >v1.Gm  
public override void Play() YEB7X>p#  
{ VAdUd {  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); +5:9?&lH  
} wjKc!iB  
} ')WS :\J  
n (Um/  
public class MediaPlayer c11;(  
{   raMtTL+  
  //根据需要完成任务的单向分派 4Le{|B  
public void Play(AudioMedia media) qzu(4*Gk6  
{   3)(uC+?[  
  media.Play(); 7G Jhc  
} H.t fn>N|  
} 0^d<@\  
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)。 |g<l|lqz|  
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。 Z3X9-_g  
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: [a#*%H{OC  
public abstract class VideoMedia |A=~aQot  
{ :vFYqoCn  
public abstract void Play(); {Bpu-R&T  
}  Ozsvsa  
AG G xx?I  
public class RM:VideoMedia MJn=  
{ NMN&mJsmh  
public override void Play() ^>y|{;`  
{ \rH0=~F-P  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 0p*Oxsy  
} ABq#I'H#@2  
} HoZsDs.XZ  
P qa;fiJ)  
public class MPEG:VideoMedia Rf{YASPIw&  
{ q9Lq+4\  
public override void Play() h,MaF<~  
{ &sJ6k/l  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); >ATccv  
}  Q 6r  
} @8cn<+"b  
IKp/xj[!  
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。 mU>lm7'  
  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: J(,{ -d-E  
L~Xzo  
public interface IMedia :M@#.  
{ X09i+/ICK  
void Play(); byk9"QeY\  
} jGDuKb@:  
PJ)d5D%T  
public abstract class AudioMedia:IMedia %^iBTfq2hc  
{ aM\Ph&c7e'  
public abstract void Play(); _u#r;h[  
} (%4O\ s#l  
VE^IA\J x  
public abstract class VideoMedia:IMedia X/D% cQ6  
{ NLev(B:OQH  
public abstract void Play(); O7f"8|=HX  
} *3y_FTh8ra  
YG#{/;^nm)  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Mw6 Mt  
public class MediaPlayer af=lzKt*  
{   =BeJ.8$@VC  
public void Play(IMedia media) 6PLdzZ{  
{   6+SaO !lR  
  media.Play(); e#ne5   
} 1 @q"rPE^  
} 6^z):d#u  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 !*,m=*[3  
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。  N1dM,H  
  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$4Ik.k  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) T ?{F7  
{ i >BQRbU  
IMedia media = null; p '=XW#2 >  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 9#\oGzDN  
{ + ;B K|([#  
  case ("mp3"): F^cu!-L  
    media = new MP3(); w#>CYP`0k6  
    break; OB+QVYk"  
        //其它类型略; J/c5)IB|  
  case ("rm"): .R&jRtb/E  
    media = new RM(); ^B(:Hv}G(:  
    break;   Z07SK ' U  
  //其它类型略; oox;8d4}y  
} ezhK[/E=  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); }t1J`+x%  
player.Play(media); ({h W  
} Ka8Bed3  
(_Rl f$D  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 ;@<e]Ft  
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。 _Hv@bIL'  
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。 'c$)}R I7  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 Az6tu <  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: ohPDknHp  
public interface IMediaFactory mzn#4;m$  
{ W;.L N<bx  
IMedia CreateMedia(); O/fm/  
} er2#h  
vgKdhN2kI  
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: -K0!wrKC  
public class MP3Factory:IMediaFactory YvFt*t  
{ 69zMWuY  
public IMedia CreateMedia() w[/m:R?eX  
{ ^dKtUH/78G  
  return new MP3();  9 -Xr  
} 'CvV Ktk  
} 2Gn26L 5  
//其它工厂略; @5cY5e*i{  
j$r2=~1  
public class RMFactory:IMediaFactory -\8v{ry  
{ [f`7+RHrd  
public IMedia CreateMedia() ;_A?Zl}  
{ et@<MU@ `  
  return new RM(); :Mq{ES%  
} Uq(fk9`6  
} TL: 6Pe  
//其它工厂略; R(GL{Dh}L  
+3r4GEa Z  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 +w(B9rH  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: 6f;20dn 6  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) m@g9+7  
{ EskD)Sl   
IMediaFactory factory = null; +{s -Fg  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) a7TvX{<d  
{ "Pzh#rYY~W  
  //音频媒体 lT;uL~j  
  case ("mp3"): Di &XDW/  
    factory = new MP3Factory(); j2=|,AmC  
    break; n?8xRaEf  
  //视频媒体 }} zY]A  
case ("rm"): luCwP  
    factory = new RMFactory(); B[ r04YGh  
    break;   RFLw)IWkL_  
  //其他类型略; G`,M?l mL  
} A{ . A1  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ]Tn""3#1g  
player.Play(factory.CreateMedia()); mh,a}bX{  
} M)sAMfuUw  
Dn+hI_"# _  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 9+I /bl4  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: 9QEK|x`8  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) \W"p<oo|H  
{ noO#o+ Jg#  
IMediaFactory factory = null; )^j62uv  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Eb9n6Fg  
{     hWRr#030  
  case ("mp3"): Tvd: P^ C  
    factory = new MP3Factory(); oGz5ZDa#  
    break; Z8\/Fb  
    //其他类型略; G)&S%R!i\N  
  case ("rm"): 2X0<-Y#'  
    factory = new RMFactory(); @8 lT*O2j  
    break;   F??gVa aj  
  //其他类型略; 9rgvwko  
} !iU$-/,1e  
IMedia media = factory.CreateMedia(); f<3lxu  
media.Play(); af}JS2=$  
} E[c6*I  
8T3Nz8Q7  
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。 k;l^y%tzp  
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。 LMI7Ih;  
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。 5GDg_9Bz  
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: 8Bx58$xRq  
oh,29Gg  
<appSettings> FA}y"I'W  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ;.3 {}.Y  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 3shd0q<  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> P}"uC`036  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> kp^q}iS  
</appSettings> 7 /XfPF  
&M6Zsmo  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: !>EK %OO  
private void InitMediaType() m`Pk)c0  
{ Jj~|2Zt  
cbbMediaType.Items.Clear(); .a9f)^  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) W'R^GIHs  
{ LU+}iA)  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Q 6dqFnz  
} L`"V_ "Q#0  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; T%SK";PAU$  
} u0nIr9  
-v$ q8_$m"  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: #hXxrN  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) R_Z 9aQ  
{ TVAa/_y2`  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Fmzkbt~oe  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); XUTsW,WC  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; o&>aYlXd  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, I !O5+Er  
factoryDllName).Unwrap(); u]& +TR  
IMedia media = factory.CreateMedia(); zEYQZywc  
media.Play(); k\\e`=  
} `Nv P)|  
hpYW1kfQl  
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。 _,3%)sn-)  
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: z[0tM&pv  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 yacN=]SW5  
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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