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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) sZGj"_-Hzu  
rgmF:C  
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。 9o*,P,j'}  
一、传统过程化设计思想 6(d}W2GP  
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: Rp7ntI:  
public class MediaPlayer rE9I>|tX  
{   5NoI~X=  
private void PlayMp3() /zDi9W*~1  
{ }v:jncp  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); %wcSM~w  
} :+Om]#`Vls  
:0 & X^]\  
private void PlayWav() k@ZLg9  
{ 2_vbT!_  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); B33$pUk  
} ABE@n%|`  
: G\<y  
public void Play(string audioType) I$N8tn+E  
{   t58e(dgi  
  switch (audioType.ToLower()) )9l^O  
  { !l]dR@e  
    case ("mp3"): J:&[ 59  
    PlayMp3(); < -W*$?^  
    break; PxH72hBS  
    case ("wav"): D?XM,l+  
    PlayWav(); J Ro?s~Ih  
    break;       B#/Q'V  
  }   ;4N;D  
} >h0-;  
} M9zfT !-  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 {pM?5"M MJ  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 hW!)w  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! Z R/#V7Pj  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 3gd&i  
二、面向对象设计思想 oy<WsbnS  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! 8JmFi  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: rV08ad  
public class MP3 M%jPH  
{ Y"A/^]  
public void Play() UfS%71l.$  
{ ]?*I9  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); B,,D7cQC  
} _6 ay-u  
} RV@*c4KvO+  
lz1 wO5%h  
public class WAV M1KqY:9E  
{ -D6exTxh"  
public void Play() ZXm/A0)S  
{ 4:gRr   
  MessageBox.Show("Play the wav file."); cM&{+el  
} E[Cb|E  
} EkziAON  
jH_JmYd  
Public class MediaPlayer BcI |:qv|  
{ xyI}y(CN1  
  switch (audioType.ToLower()) /7gOSwY  
  { As>_J=8} 3  
    case ("mp3"): c y8;@[#9  
        MP3 m = new MP3(); lRXK\xIP ,  
    m.Play(); zc[Si bT  
    break; LD!Q8"  
    case ("wav"): h: 9Zt0,  
    WAV w = new WAV(); #8)*1?  
w.Play(); ;Iq/l%vX  
    break;       `r?7oxN  
  } K4kMM*D  
}   I_RsYw  
  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。 qgfi\/$6  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) o"*AtGR+"  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 812$`5l  
public class AudioMedia t.;LnrY  
{ G;YrF)\  
public void Play() r?/'!!4  
{ Fi0GknQ+  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); i-6 Z"b{  
} f k&8]tK4  
} ^pUHKXihD  
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)。 >p"c>V& 8  
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: "s{5O>  
public abstract class AudioMedia <u2}i<#  
{ NU0g07"  
public abstract void Play(); *c2YRbU(  
} <~WsD)=$  
H- $)3"K  
public class MP3:AudioMedia x9JD\vZ  
{ |j,"Pl}il^  
public override void Play() =uS9JU^E  
{ HPZ}*m'  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); DP|D\+YyYA  
} ,k;^G>< =  
} "yS _s  
K57&yVX  
public class WAV:AudioMedia n^g|Ja  
{ yPal<c  
public override void Play() 1]p ZrBh"E  
{ JT!9\i  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); I"A_b}~*}  
} Eq j_m|@  
} jWrj?DV,2N  
o6uJyCO  
public class MediaPlayer Hhcpp7cr'  
{   V)[@98T_4?  
  //根据需要完成任务的单向分派 s*-n^o-  
public void Play(AudioMedia media) QD0"rxZJ  
{   q-}Fvel u  
  media.Play(); T[g[&K1Y  
} <4HDZ{"M  
} $}!p+$  
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)。 @}}$zv6l,  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 ,Y/ g2 4R  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: YTUZoW2  
public abstract class VideoMedia iT2B'QI=<  
{ ~T1 XLu  
public abstract void Play(); }&w Ur>=  
} "eB$k40-  
tFp Ygff<  
public class RM:VideoMedia EK6:~  
{ XovRg,  
public override void Play() cj$[E]B3V*  
{ a,k>Q`  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); )b)-ZS7  
} E2R&[Q"%  
} Mygf T[_  
--$ 4Q(#  
public class MPEG:VideoMedia '"SEw w  
{ g/CSG IIT  
public override void Play() n*[XR`r}  
{ 9\_eK,*B  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); fF7bBE)L/|  
} -?V-*jI  
} Z2qW\E^_r  
0i!uUF  
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。 n"G&ENN"$  
  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: \Q0[?k  
3@dL /x4A  
public interface IMedia `6~Aoe  
{ }$SavB#SBP  
void Play(); WW4vn|0v  
} .F   
zzTfYf)  
public abstract class AudioMedia:IMedia e2s]{obf  
{ HK,cJah q  
public abstract void Play(); }wr{W:j  
} g{OwuAC_  
z> Rsi  
public abstract class VideoMedia:IMedia j*so9M6|c  
{ I*{4rDt  
public abstract void Play(); 2Rw&C6("w  
} ]zE;Tw.S  
[^Os kJ4  
这样再更改MediaPlayer类的代码: *W,]>v0%T  
public class MediaPlayer .}t~'*D  
{   ]O+Ma}dxz:  
public void Play(IMedia media) uki#/GzaO  
{   +ga k#M"n\  
  media.Play(); HHDl8lo  
} DFZkh^PFd  
} I`-8Air5f  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 5na~@-9p  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 Uc7mOa}4  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 S?1AFI9{   
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) xST8|H  
{ 5D\f8L  
IMedia media = null; ?pr9f5  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) IUE~_7  
{ j9eTCJqB  
  case ("mp3"): -+(jq>t  
    media = new MP3(); [#-b8Cu  
    break; Cn'(<bl  
        //其它类型略; +T|JK7  
  case ("rm"): [ey:e6,T9  
    media = new RM(); |'P]GK  
    break;   SQBa;hvgM  
  //其它类型略; &]"  
} ")O%86_Q:  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); [Y|8\Ph`&  
player.Play(media); ~ELNyI11  
} 2`7==?  
UW N*j_9i  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 PDJr<E?  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 xHL( !P F  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 d"}k! 0m  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 -G}[AkmS  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: e@Fo^#ImDx  
public interface IMediaFactory lD)%s!  
{ Rp.Sj{<2  
IMedia CreateMedia(); zL$@`Eh-KP  
} *w^C"^*  
PmkR3<=leg  
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: \Jx04[=  
public class MP3Factory:IMediaFactory KK&rb~  
{ Aw}"gpL  
public IMedia CreateMedia()  CJ1 7n  
{ f sJ9bQm/  
  return new MP3(); U{7w#>V .  
} ~HTmO;HNf"  
} xf<at->  
//其它工厂略; mw_~*Nc'9  
5's87Z;6  
public class RMFactory:IMediaFactory XC4X-j3  
{ l)G^cSHF.3  
public IMedia CreateMedia() >p)MawT]  
{ l1T m`7}  
  return new RM(); 7E!IF>`  
} >6NRi/[  
} $G8E 3|k  
//其它工厂略; S{]x  
SX<` {x&L  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 iP =V8g?L  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: d74d/l1*{  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 2)G %)'  
{ -e_hrCW&9  
IMediaFactory factory = null; 3kw,(-'1  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) f[@77m*  
{ XG}C+;4Aw  
  //音频媒体  z_F-T=_  
  case ("mp3"): kDEPs$^  
    factory = new MP3Factory(); #xho[\  
    break; (61EDKNd9  
  //视频媒体 *^g:P^4  
case ("rm"): )Q1"\\2j0  
    factory = new RMFactory(); )Ub_@)X3%l  
    break;   kh {p%<r{  
  //其他类型略; 4]yOF_8h  
} _"E%xM*r  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); -&NN51-d\j  
player.Play(factory.CreateMedia()); 9KDEM gCW  
} Lx\ 8Z=  
i*|\KM?P  
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。 Z'4./  
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: Wi*.TWz3  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Gr7=:+0n|P  
{ e5*ni/P  
IMediaFactory factory = null; S]bmS6#  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) gW^VVbB'L  
{     Yk)."r&?  
  case ("mp3"): k_sg ?(-!o  
    factory = new MP3Factory(); ZvNJ^Xz  
    break; /35R u}c  
    //其他类型略; 4i6q{BeHn  
  case ("rm"): u$>4F|=T  
    factory = new RMFactory(); /RNIIY~w  
    break;   kW *f.!  
  //其他类型略; tQ8.f  
} 695V3R 7  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ]"t@-PFX<  
media.Play(); x}_]A$nV  
} qAAX;N  
z>XrU>}  
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。 =T -&j60  
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。 GNgKo]u  
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 ?qmp|YD  
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: "Om=N@?  
q@Zn|NR  
<appSettings> 9f2UgNqe9  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> G~Hzec{#tg  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> eFaO7mz5V%  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> "]"|"0#i  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 9Xj7~,  
</appSettings> K@sV\"U(*E  
,24p%KJ*X  
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: }@;ep&b*  
private void InitMediaType() UELy"z R  
{ x,rlrxI  
cbbMediaType.Items.Clear(); >64P6P;S  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) uEktQ_u[  
{ +@94;me  
    cbbMediaType.Item.Add(key); [Grxw[(_:  
} Fgp]l2*  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; mp=z  
} !D@ZYK;  
i&5XF  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: H=g`hF]`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) G+%zn|  
{ M@`;JjtSA  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); pk^K:Xs}  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); CS@FYO  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; {_`^R>"\&w  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 4?ICy/,U-  
factoryDllName).Unwrap(); gLE:g5v6  
IMedia media = factory.CreateMedia(); I,0q4  
media.Play(); JBi*P.79^  
} V#XppYU  
7[> 6i  
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。 b\3Oyp>  
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: ?98("T|y;  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ~rDZ?~%  
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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