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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) A$;U*7TJuO  
SEIGs_^'\  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 !RFlv  
一、传统过程化设计思想 ,K+K`"Oy  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: (/v(.t  
public class MediaPlayer 9{'GrL  
{   Jq<&`6hn  
private void PlayMp3() Ad9'q!_en  
{ J6n@|L!yO  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); (](:0H  
} ,m8l /wG  
\gDf&I  
private void PlayWav() jC@$D*"J  
{ &]ts*qCEL  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ]6GdB3?UVM  
} !-U5d9!  
DNLqipUw  
public void Play(string audioType) s34{\/'D+  
{   Gi6sl_"q  
  switch (audioType.ToLower()) 3-lJ]7OT  
  { S'9T>&<Kn  
    case ("mp3"): //3iai  
    PlayMp3(); FU;Tv).  
    break; wta\C{{  
    case ("wav"): ? Z.p.v  
    PlayWav(); aVNRhnM  
    break;       )0j^Fq5[+  
  }   ">v76%>Z7  
} |XtN\9V.  
} !X` 5  
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。 SBzJQt@Hs  
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。 W[AX?  
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! 8jMw7ti  
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。 d2Z5HFtY  
二、面向对象设计思想 Y]Vt&*{JV  
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! u+&BR1)C  
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: 7!]$XGz[  
public class MP3 0 x4Xs  
{ ]p\7s  
public void Play() )U`6` &F  
{ \5_+6  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 3 i Id>  
} g1@zk $  
} WJ<nc+/v:  
M56^p ,  
public class WAV 2RFYnDN  
{ ylUxK{  
public void Play() fFMGpibkM  
{ p^3 ]Q  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ='`z  
} 07[A&B!  
} }TzMWdT  
V: fz  
Public class MediaPlayer =ps3=D  
{ 9.{u2a\  
  switch (audioType.ToLower()) 9E'fM  
  { GPONCL8(0  
    case ("mp3"): E2 Q[  
        MP3 m = new MP3(); {pH{SRM)B  
    m.Play(); 0M7Or)qN  
    break; (#k>cA(}  
    case ("wav"): )e d5~ok  
    WAV w = new WAV(); 4/;hA z  
w.Play(); jVC`38|  
    break;       5=WzKM  
  } 12`q9Io"  
}   'W(+rTFf!  
  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。 %PRG;kR  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) AyKvh  
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。 0"ksNnxK  
public class AudioMedia ;R|i@[(J  
{ X;lL$  
public void Play() 9UsA>m.  
{ x$Y44v'>  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); t~U:Ea[gd  
} X; I:i%-  
} ROlef;/A  
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)。  s6bILz-u  
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: ~b}a|K  
public abstract class AudioMedia K1>X%f^  
{ 5\gL+ qM0  
public abstract void Play(); D99g}  
} )9I>y2WU~  
$\M<gW6  
public class MP3:AudioMedia  J@sH(S  
{ 6_]-&&Nr  
public override void Play() 4Vl_vTz{i  
{ eG&\b-%  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); d3-F?i 5d  
} *`2.WF@E)  
} 3*)<Y}Tc  
w^OV;gp  
public class WAV:AudioMedia Y)#x(s?t  
{ zmH8^:-x  
public override void Play()  ?QxI2J  
{ _&V%idz!0  
  MessageBox.Show("Play the wav file.");  ;wo  
} POvxZU  
} -FQ!  
Ne<={u%  
public class MediaPlayer x\PZ.o  
{   P 4Vi~zMX  
  //根据需要完成任务的单向分派 <7'`N\a  
public void Play(AudioMedia media) a%| I'r  
{   p7et>;WRx  
  media.Play(); 0U|t@&q  
} j/.$ (E   
} !%MI9Ok  
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)。 @Wgd(Ezd  
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。 f@S n1c,Mk  
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: er@"4R0  
public abstract class VideoMedia s%M#  
{ W*J_PL9j  
public abstract void Play(); 5Ku=Xzvq  
} & -r^Q  
krqz;q-p~  
public class RM:VideoMedia zs/4tNXw  
{ `+DH@ce  
public override void Play() w`BY>Xft0  
{ Kny0 (  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); eTg8I/ )%B  
} MWdev.m:Z  
} L& =a(  
Nq]8p =e  
public class MPEG:VideoMedia a ?D]]0%  
{ zT<fTFJ1  
public override void Play() I=aoP}_  
{ 6/-]  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); (rKyX:Vsy  
} {!RDb'Zp  
} f3yH4r?;w  
7Qdf#DG  
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。 U ?iw  
  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: #jrtsv]  
Z9 z!YaOL  
public interface IMedia L hp  
{ x,wXR=H  
void Play(); ~[8n+p+&X  
} D;nd_{%  
$4>(}  
public abstract class AudioMedia:IMedia k1lo{jw`  
{ NS<C"O  
public abstract void Play(); :1 *q}R   
} vEy0DHEE  
ML_$/  
public abstract class VideoMedia:IMedia ATQw=w 3W  
{ Borr  
public abstract void Play(); iGq%|o>  
} FOPfo b[  
zH"a>+st=  
这样再更改MediaPlayer类的代码: }K .Rv(m  
public class MediaPlayer |>^5G@e  
{   gB _/(  
public void Play(IMedia media) 1JQ5bB"  
{   J.E Bt3  
  media.Play(); G]]"J c  
} n!aA<  
} GLO%>&  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 y+\kZIqX  
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。 ]z5kYU&  
  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。 8H'ybfed  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 3_bE12  
{ ZLjEH7  
IMedia media = null; X<%`  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) K}t=Y  
{ agV z  
  case ("mp3"): 1Clid\T,o  
    media = new MP3(); uTShz3  
    break; V` T l$EF  
        //其它类型略; LC1WVK/  
  case ("rm"): 8Y]% S9.  
    media = new RM(); qX[{_$^Q  
    break;   Y/x>wNW  
  //其它类型略; zG0]!A  
} 9^L{)t>  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); lRk_<A  
player.Play(media); mEm=SpO[$o  
} t[e]AU[}  
LR "=(  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 XF&_**0n  
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。 `@q\R-`  
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。 ^B_SAZ&%%  
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。 kYhV1I  
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:  )[S#:PP  
public interface IMediaFactory r>e1IG  
{ $7QGi|W*k  
IMedia CreateMedia(); l k sNy  
} lfAiW;giJ  
TU6(Q,Yi|  
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: $`A{-0=x\U  
public class MP3Factory:IMediaFactory S$O5jX 0  
{ L6?~<#-m\M  
public IMedia CreateMedia() 7|HIl=  
{ YQ$LU \:  
  return new MP3(); m#$$xG  
} ?8w5tfN6t  
} Gx7bV}&PN  
//其它工厂略; UX2@eyejQ7  
V3% >TNp  
public class RMFactory:IMediaFactory S:K$fFcJ  
{ BTzBT%mP  
public IMedia CreateMedia() 1{ H=The  
{ b'ZzDYN  
  return new RM(); s{Og3qUy  
} P BVF'~f@j  
} rB|1<jR  
//其它工厂略; pO/vD~C>  
~<.{z]*O  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 /-knqv  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: 6HguZ_jC  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) soRY M  
{ DfU]+;AE  
IMediaFactory factory = null; x5Ue"RMl+  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) QuP)j1"X  
{ Z2L7US -  
  //音频媒体 bv;. 6C(T<  
  case ("mp3"): v.- r %j{I  
    factory = new MP3Factory(); d8uDSy  
    break; ]K3bDU~  
  //视频媒体 qSDn0^y  
case ("rm"): V'tqsKQ!  
    factory = new RMFactory(); N%,zME  
    break;   ~ _hA{$  
  //其他类型略; !F:mD ZeY  
} A^E 6)A=  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 3RX9LJGX  
player.Play(factory.CreateMedia()); 0h~{K  
} (q0vql  
\11+~  
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。 f|=u{6  
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: {!j)j6(NY  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) L PS,\+  
{  &1f3e  
IMediaFactory factory = null; v}J0j  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) fP[S.7F+No  
{     F [Lg,}  
  case ("mp3"): 1 0zw}1x  
    factory = new MP3Factory(); C;5`G *e  
    break; -%0pYB  
    //其他类型略; HOx+umjxW  
  case ("rm"): Q5hOVD%  
    factory = new RMFactory(); .p]r S =#  
    break;   Dpwqg3,  
  //其他类型略; bSz@@s.  
} V%{WH}  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ')}itS8  
media.Play(); {+ Ibi{  
} .hM t:BMf*  
E]v]fy"  
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。 /N({"G'  
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。 !g`I*ZE+e  
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。 w=CzPNRHH!  
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: p>O/H1US;  
qDTdYf  
<appSettings> Y]=k"]:%  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> "hQGk  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> &qK:LHhj  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> : h(Z\D_  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> F\hVunPVx  
</appSettings> 6yBd9=3K  
c3Gy1#f:#2  
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: pH2/." zE<  
private void InitMediaType() d``wx}#Uk  
{ tot~\S  
cbbMediaType.Items.Clear(); _-sFJi8B  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) QFnpp\K  
{ qe'ssX;  
    cbbMediaType.Item.Add(key); )7]yzc  
} SuB8mPn  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; /\_n5XI1  
} +I-BqA9  
6:L2oW 6}{  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: :<s`)  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ZW9OPwV  
{ K@JaN/OM  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ]v0Z[l>yf  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); SSxz1y  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; V%)Tu{L  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, +zd/<  
factoryDllName).Unwrap(); dC8}Ttc}  
IMedia media = factory.CreateMedia(); *`|xa@1v`  
media.Play(); 3u/AqL  
} !yVY[  
dA (n,@{  
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。 z;dRzwL  
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: &PH:J*?C}  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 \gkhSL q  
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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