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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) ;%C'FV e]  
>EsziRm  
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。 ;Q;[*B=kE  
一、传统过程化设计思想 {c?JuV4q?  
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: ulFzZHJ  
public class MediaPlayer # ]?bLm<!  
{   '*^yAlgtt  
private void PlayMp3() #oeG!<Mn  
{ &,\=3 '  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); iD38\XNMV  
} GNf482  
3.d"rl  
private void PlayWav() l>gI&1)%  
{ ^N}Wnk7ks'  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); GQQ.OvEc  
} 7?8wyk|x  
"xmP6=1  
public void Play(string audioType) }?F`t[+  
{   1"7Sy3  
  switch (audioType.ToLower()) X,aYK;q%z  
  { :A %^^F%  
    case ("mp3"): RO;Bl:x4  
    PlayMp3(); 2~[@_  
    break; =gfI!w  
    case ("wav"): ?[<Tx-L  
    PlayWav(); *-W#G}O0  
    break;       /={Js*  
  }   &AVpLf:?  
}  T9)nQ[  
} hz;|NW{u  
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。 8dD2  
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。 -K,-h[ o  
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! )VL96did  
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。  ~>O)  
二、面向对象设计思想 uw\2qU3gk  
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! 0]QRsVz+  
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: >Vy>O &r  
public class MP3 73{'k K  
{ `l2O?U-@  
public void Play() iGB_{F~t4}  
{ CT0l!J~5m~  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); W$U0[^1  
} 5aad$f  
} 6sIL.S~c)  
r`)L ~/  
public class WAV M/x>51<  
{ }N_NvY  
public void Play() DeR='7n  
{ xq6cKtSv  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); hA\K</h.  
} -a*K$rnB  
} @ '@:sM_  
??TMSH  
Public class MediaPlayer i)#:qAtP*  
{ f.24:Dw,  
  switch (audioType.ToLower()) UAR5^  
  { H|cNH=  
    case ("mp3"): hTP:[w)  
        MP3 m = new MP3(); Z/rP"|EuQ  
    m.Play(); ]Jh+'RK\#  
    break; ["\;kJ.  
    case ("wav"): u%'\UmE w  
    WAV w = new WAV(); |ZodlYF  
w.Play(); K)TrZ 2  
    break;       BBcV9CGU  
  } hOhS)  
}   ,=?{("+  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 PtqJ*Z  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) eZ"1gYqy  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 Ra*e5  
public class AudioMedia 4&/j|9=X  
{ g$dsd^{O7  
public void Play() Z|RY2P>E  
{ O;7)Hjwt  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ''\;z<v   
} eNiaM6(J  
} R |KD&!~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)。 s;UH]  
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: oD}uOC}FS{  
public abstract class AudioMedia jqr1V_3(  
{ K't]n{$  
public abstract void Play(); 5k|9gICyd*  
} %e*@CbO$  
h*u`X>!!  
public class MP3:AudioMedia =@F&o4)r  
{ V.wqZ {G  
public override void Play() ,vW:}&U  
{ p}[zt#v  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); :$MG*/Q  
} Xl74@wq   
} Vf(6!iRP@  
mZ1)wH,  
public class WAV:AudioMedia )}9rwZ  
{ u4Em%:Xj  
public override void Play() d;n."+=[x  
{ l7De6A"  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); xeGb?DPu  
} klUQkz |<a  
} %v2R.?F8  
JI vo_7{  
public class MediaPlayer }^B6yWUN  
{   FZ8b7nJ)4m  
  //根据需要完成任务的单向分派 [ Bl c^C{f  
public void Play(AudioMedia media) y!]CJigpZ  
{   N>>uCkC  
  media.Play(); ZcYh) HD  
} P'Q+GRpSw  
} H ty0qr3  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 ? R>h `  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 <oz!H[!  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: vB+ '  
public abstract class VideoMedia sN5B7)Vc  
{ 0T46sm r  
public abstract void Play(); %w7]@VZ  
} c_elShK8#  
I" KN"v^  
public class RM:VideoMedia E\C9|1)  
{ Zkf0p9h\  
public override void Play() j!3 Gz  
{ p0pWzwTG3  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); @_z4tUP  
} ~RWktv  
} )Y)pmjZaG  
-ig6w.%lk  
public class MPEG:VideoMedia >a}f{\Q  
{ o;?/HE%,[  
public override void Play() <mAhr  
{ rl0<Ls  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); !A%<#Gjt  
} \_B[{e7z  
} %AQIGBcgL  
cH>%r^G\  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 h9eMcCU  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: %dY<=x#b  
!o$!Frc  
public interface IMedia 9V5-%Iv  
{ 2p " WTd  
void Play(); F;]%V%F.X  
} 1/"WD?a  
`]W| 8M  
public abstract class AudioMedia:IMedia H *)NLp  
{  =kuMWaD  
public abstract void Play(); |iwP:C^\mJ  
} *M"}z  
f`Fi#EKT  
public abstract class VideoMedia:IMedia 0L/n?bf  
{ mWvl 38  
public abstract void Play(); Q@HopiC  
} F|!){=   
 E@b(1@  
这样再更改MediaPlayer类的代码: L+q/){Dd(  
public class MediaPlayer lg&t8FHa;  
{   OE-gC2&Bm  
public void Play(IMedia media) $b mLu=9  
{   5^x1cUB]  
  media.Play(); }1upi=+ aE  
} {lc\,F*$  
} 1 9CK+;b  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 FIsyiSY<j  
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。 BT"XT5@  
  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。 :\o {_  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  .P"D  
{ >o=-$gz`  
IMedia media = null; y9Usn8  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Kh_Lp$'0uM  
{ @nCd  
  case ("mp3"): 53n^3M,qK  
    media = new MP3(); , JQp'e  
    break; m*kl  
        //其它类型略; [wzb<"kW  
  case ("rm"): D-._z:_  
    media = new RM(); 71t* %  
    break;   gK'1ZLdZ2  
  //其它类型略; 0a XPPnuX  
} O*FUTZd(J  
MediaPlayer player = new MediaPlayer();  UWo]s.  
player.Play(media); oc>{?.^  
} R1$:~p2m  
.0`m\~L  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 1^}[&ar  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 =h5H~G5AT  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 z?*w8kU&>  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 \6Zr  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: 2so!  
public interface IMediaFactory 7%|~>  
{ 3!|;iJRH  
IMedia CreateMedia(); c2'Lfgx4  
} ^Dn D>h@q  
[R^i F  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: (<xfCH F5  
public class MP3Factory:IMediaFactory >8#X;0\Kj  
{ FWG6uKv  
public IMedia CreateMedia() ?FpWvyz|  
{ a C\MJ9  
  return new MP3(); ]rH\`0  
} q=Sgk>NA  
} e]$}-i@#  
//其它工厂略; YA_c N5p/@  
"8x8UgG  
public class RMFactory:IMediaFactory Vr`R>S,-  
{ )f[ B6Y  
public IMedia CreateMedia() 4gz H8sF  
{ QSdHm  
  return new RM(); (3 Two}  
} g"p%C:NN  
} KWowN;  
//其它工厂略; 8QLj["   
lhAX;s&9  
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。 irFMmIb  
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: /v1Q4mq  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) M3c$=>  
{ 93("oBd[s(  
IMediaFactory factory = null; l1OE!W W  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ao1(]64X"  
{ e,vvzs o  
  //音频媒体 RI 5yF  
  case ("mp3"): K1"*.\?F  
    factory = new MP3Factory(); vNV/eB8#S  
    break; - D  
  //视频媒体 fk6%XO  
case ("rm"): aQ?/%\>  
    factory = new RMFactory(); &:9c AIe]H  
    break;   DS.RURzd{r  
  //其他类型略; #~}nFY.  
} 8<S~Z:JK  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 9kN}c<o  
player.Play(factory.CreateMedia()); )t0$qd ]  
} S;3R S;  
0QXVW}`hz  
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。 NO "xL,  
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: `w#Oih!6A|  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) D/Z6C&/I  
{ VRWAm>u  
IMediaFactory factory = null; 5nv#+ap1 "  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) b~KDP+Ri  
{     X@ +{5%  
  case ("mp3"): 8Wrh]egu1  
    factory = new MP3Factory(); "bFTk/  
    break; ]i&6c  
    //其他类型略; :q$.,EZ4#n  
  case ("rm"): -Br Mp%C  
    factory = new RMFactory(); b#uL?f  
    break;   Bn=by{i  
  //其他类型略; nt 81Bk=  
} }iXDa?6%  
IMedia media = factory.CreateMedia(); W98i[Q9A7  
media.Play(); hm84Aq= f  
} ;(f) &Yom  
QwNly4  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 E ]A#Uy  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 dsb`xw  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 `slL %j^"  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: .Xfq^'I[  
D"Bl:W'?j  
<appSettings> (Mo*^pVr  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> s>B5l2Q4  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> PlU*X8  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> iZ#!O* >  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> yCd-9zb=  
</appSettings> Ttu2skcv  
0IwA#[m1`  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: mC4zactv  
private void InitMediaType() %824Cqdc  
{ dbwe?ksh  
cbbMediaType.Items.Clear(); 4^p5&5F  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) :By?O"LQ  
{ o1-m1<ft  
    cbbMediaType.Item.Add(key); \s/s7y6b+  
} v6=RY<l"m  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; lW+\j3?Z$  
} Nh8Q b/::  
5QW=&zI`=  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: eK6hS_E  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #^`4DhQ/ 1  
{ Qi ua  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); NaPt"G  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); HKU~UTRnZ  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; O}+.U<V  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, H35S#+KX  
factoryDllName).Unwrap(); HTVuStM8  
IMedia media = factory.CreateMedia(); x*![fK  
media.Play(); gwOa$f%O  
} .\[`B.Q  
-9%:ilX~  
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。 K0H'4' I  
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: \.C +ue  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ge,H-8'Z  
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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