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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) G3^n_]Jb  
b$$L]$q2  
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。 6r-<XNv)0  
一、传统过程化设计思想  zxynEdO  
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: xVwi }jtG|  
public class MediaPlayer cvLcre% >A  
{   &&QDEDszp  
private void PlayMp3() hnfrnYH  
{ ?6l,   
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 3vvFF]D5k  
} $4ZDT]n  
#\!hBL @b  
private void PlayWav() _QtQPK\+  
{ s'fcAh,c6  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); t9-\x  
} Fy+7{=?^F  
q}76aa0e  
public void Play(string audioType) E)Zd{9A5)  
{   uvK%d\d  
  switch (audioType.ToLower()) ]P ?#lO6  
  { ;r@R (Squ  
    case ("mp3"): bU g2Bm!y  
    PlayMp3(); +Muia5G  
    break; %;\2QI`R  
    case ("wav"): dQ2i{A"BKz  
    PlayWav(); 1wH/#K  
    break;       HU.6L 'H*  
  }   Ul~}@^m]4}  
} Uc%`? +Q  
} }?ac<> u&  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 M6>\R$  
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。 /-<m(72wF  
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! n*8RYm)?  
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。 Dm`U|<o  
二、面向对象设计思想 %w|3:  
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! ]V]@Zna@g  
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: J;]@?(  
public class MP3 NB6h/0*v  
{ YI(OrR;V  
public void Play() H fmMf^c  
{ :@4>}k*  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 2W-NCE%K)T  
} ^}pREe c=  
} EpS8,[w  
t;~`Lm@hY  
public class WAV kGTc~p(  
{  Vgb>3]SU  
public void Play() X72X:"  
{ -H]f@|AOw  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); `\FjO"  
} o5G"J"vxe  
} s$y#Ufz  
/v ;Kb|e  
Public class MediaPlayer a0W\?  
{ )cmLo0`$  
  switch (audioType.ToLower()) kp>Z/kt  
  { 36Y[7 m=  
    case ("mp3"): I z=w2\r  
        MP3 m = new MP3(); Xs,PT  
    m.Play(); F>-@LOqHy  
    break; s\1_-D5]Z  
    case ("wav"): .nY6[2am  
    WAV w = new WAV(); g4qdm{BL  
w.Play(); xwp?2,<  
    break;       WatLAn+  
  } 5 nIlG  
}   qO3BQ]UF  
  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。 ^E?V+3mV  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 4 AmF^H  
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。 jHw2Q8s|R  
public class AudioMedia A-`J!xj#/  
{ {EHG |  
public void Play() =X'7V}Q}  
{ w3cK: C0  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); "}aM*(l+\  
} |Ie`L("  
} eu|q {p  
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)。 scEQDV  
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: r{jD,x2  
public abstract class AudioMedia !l~aRj-WZ  
{ !OVEA^6  
public abstract void Play(); kxf=%<l  
} s ^@Cq=  
?Pw \&q  
public class MP3:AudioMedia +\$|L+@Z  
{ ,ST.pu8N.  
public override void Play() M@@O50~  
{ oi4Wxcj  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _Vf|F  
} 'm? x2$u8  
} 7Cp_ 41._  
FAl6  
public class WAV:AudioMedia u9~J1s<e  
{  y, _3Ks  
public override void Play() AFUl   
{ R*fR?  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); myX0<j3G5  
} >^HTghgRD  
} w:+#,,rwzV  
Bzt`9lg  
public class MediaPlayer E }j8p_p  
{   zFQkUgb  
  //根据需要完成任务的单向分派 Y rnqi-P  
public void Play(AudioMedia media) |^{" 2l"j  
{   u(`A?H:  
  media.Play(); O!Cu.9}  
} RteTz_ z{  
} |Cq J2  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 eH*b -H[  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 s hvcc  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: * %BI*p  
public abstract class VideoMedia ,w>?N\w!}  
{ n{ WJ.Y*  
public abstract void Play(); %"fKZ  
} z5'nS&x  
U  {!{5l:  
public class RM:VideoMedia [&s:x ,  
{ ; O0rt1  
public override void Play() -RDs{c`y%N  
{ @ &yj7-]  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ebK wCZwK*  
} agD.J)v\  
} MCG~{#`  
Q kpmPQK  
public class MPEG:VideoMedia HN@)/5BY  
{ a/#,Y<kJ  
public override void Play() UH|.@7w  
{ [i#Gqx>'w  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); }"k(kH  
} 6\@, Lb  
} DK%eFCo<~  
|%;txD  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 X;>} ;LiK  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: =upP3rw  
H;&t"Ql.  
public interface IMedia .w)t<7 y  
{ %;?3A#  
void Play(); Z`t?kXDNoI  
} 1=.kH[R  
0E1)&f  
public abstract class AudioMedia:IMedia +[9"M+4-  
{ XLxr~Yo  
public abstract void Play(); S,%HW87  
} S`KCVQ>V  
nJg2O@mRJ  
public abstract class VideoMedia:IMedia rM |RGe  
{ ^u,x~nPXg  
public abstract void Play();  '|T=  
} OG`O i^2  
0VPa;{i/  
这样再更改MediaPlayer类的代码: KL`>mJo$  
public class MediaPlayer v}D!  
{   *?&O8SSBH  
public void Play(IMedia media) V1;-5L75  
{   0n=E.qZ9c  
  media.Play(); WE]^w3n9  
} yG4MqR)J  
} k0?6.[ku  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 _"V0vV   
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。 lsi8?91  
  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。 *[n^6)  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) a-y5\x  
{ `_i-BdW  
IMedia media = null; P s;:g0  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) TKX#/  
{ g2q=&eI"  
  case ("mp3"): =p6xc}N  
    media = new MP3(); (J*0/7 eX  
    break; c qp#1oM4M  
        //其它类型略;  ]plC  
  case ("rm"): RoZV6U~  
    media = new RM(); JM%#L*;  
    break;   +dv@N3GV  
  //其它类型略; {%Sw w:  
} ]"6<"1)  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); gId+hxFa:r  
player.Play(media); }Jfo(j  
} }JsdgO&z  
l!,{bOZ  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 *Rd&4XG  
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。 ,L G&sa"  
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。 swrd  
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。 p3'+"sFU  
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: &EOh}O<  
public interface IMediaFactory Ui&$/%Z|  
{ OLwxGRYX  
IMedia CreateMedia(); %54![-@  
} qT4s* kqr  
4{KsCd)  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: %*nZ,r  
public class MP3Factory:IMediaFactory y]_DW6W  
{ p'*UM%@SIY  
public IMedia CreateMedia() Sj ?'T@  
{ VUb*,/hxa  
  return new MP3(); ,+&j/0U  
} rpmDr7G  
} !w Bmf&=  
//其它工厂略; .$iIr:Tc>  
SH.'E Hd  
public class RMFactory:IMediaFactory i}19$x.D`  
{ 8Yh2K}  
public IMedia CreateMedia() ($kwlj~c  
{ JSU\Hh!  
  return new RM(); UsTPNQj  
} uM8gfY)OI  
} 9D,& )6  
//其它工厂略; Qp ,l>k  
TfPx   
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。 MR}\fw$(.  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: Kf.b <wP{  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 6X7_QBC)  
{ (Wn'.|^%  
IMediaFactory factory = null; V|)>  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) XvdhPOMy  
{ Gf?KpU  
  //音频媒体 z0sB*5VH  
  case ("mp3"): -)@.D>HsOt  
    factory = new MP3Factory(); 6D],275`J  
    break; ~a$% a  
  //视频媒体 i  *<,@*  
case ("rm"): fVM%.`  
    factory = new RMFactory(); ?HY0@XILI  
    break;   dQ[lXV[}v  
  //其他类型略; e9d~Xi16KY  
} }W<L;yD  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); mI# BQE`p6  
player.Play(factory.CreateMedia()); B.?yHaMI[  
} iJi|*P5dw  
 oa|0=  
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。 L*z;-,  
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: hk I$ow(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) |j,Mof  
{ RC 48e._t  
IMediaFactory factory = null; RjDFc:bB  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) L2qF@!Yy=  
{     -AX3Rnv^!  
  case ("mp3"): nTAsy0p]  
    factory = new MP3Factory(); 2Y+*vNs3  
    break; ZLkJYZk  
    //其他类型略; j{g{`Qa  
  case ("rm"): fh~&&f}6  
    factory = new RMFactory(); CbZ1<r" /  
    break;   )~`zjVx_  
  //其他类型略; ,J|};s+  
} AOe~VW  
IMedia media = factory.CreateMedia(); f As:[  
media.Play();  51j  
} bbJa,}R  
(; "ICk&  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 <LJ$GiU  
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。 A-W7!0  
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。 +3C S3fTq  
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: JG[+e*8  
3{ci]h`:y8  
<appSettings> G 1$l%B  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 1pV"< ,t  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> R/#*~tPi8  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> MWl@smRh  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> `&_qK~&/X  
</appSettings> 073(xAkL{  
x\jHk}Buj  
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: 8^{BuUA  
private void InitMediaType() 7v-C-u[E`  
{ -K j CPc  
cbbMediaType.Items.Clear(); 9hv\%_>o  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ty78)XI  
{ Cn,jLy  
    cbbMediaType.Item.Add(key); =8iM,Vl3  
} AKpux,@xB  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; s+[=nau('w  
} $H#&.IjY  
U|zW_dj  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: E|>I/!{u7`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ?d %_o@  
{ 0XYxMN)  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Cdv TC`~,  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); |"mb 59X  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; RwwKPE  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, O/k4W#  
factoryDllName).Unwrap(); ! >:O3*/  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ~_raI7,  
media.Play(); /eI38>v  
} eN$~@'w  
WFkXz*7B  
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。 =y':VIVJC  
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: 68y.yX[  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 =3"Nn4Z  
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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