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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) (XlvPcTi  
p&#ju*i6z  
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。 RCi8{~rIvS  
一、传统过程化设计思想 cP4C<UG  
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: @BPQ >  
public class MediaPlayer e&E7_  
{   {:=W) 37U  
private void PlayMp3() :hcOceNz  
{ .wUnN8crQ  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); K:% MhH-  
} 0!RP7Sx  
7HQL^Q  
private void PlayWav() "kC6G%  
{ &ld<fa(w+2  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); :5'hd^Q  
} yE.st9m  
nf[KD,f  
public void Play(string audioType) gI9nxy  
{   8k)*f+1o  
  switch (audioType.ToLower()) 2 E?]!9T~|  
  { Y]Z&  
    case ("mp3"): 2Nx:Y+[  
    PlayMp3(); 9P,[MZ  
    break; _zzT[}  
    case ("wav"): G(wstHT;/  
    PlayWav(); N"tX K  
    break;       (/Jy9 =~  
  }   x>,wmk5)  
} P : L6Zo-J  
} #xq3 )B  
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。 E2z=U  
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。 G$)tp^%]  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! [O}D^qp  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 }'86hnW  
二、面向对象设计思想 I+ 3qu=  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! 6xY6EC  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: vl6|i)D  
public class MP3 @P>>:002/  
{ 8G2QI4  
public void Play() lxbC 7?O  
{ M+^ NF\  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); kGC*\?<LmR  
} ^CM@VmPp  
} M,yxPHlN  
9YB?wh'S[  
public class WAV t-n'I/^5  
{ Nf2lw]-G4  
public void Play() 7xY&7 x(v  
{ :7X{s4AU6  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 8|$g"? CU  
} 9~2iA,xs  
} +?*.Emzl@  
J5O/c,?g  
Public class MediaPlayer Hw toa,  
{ |/c-~|%  
  switch (audioType.ToLower()) T+t7/PwC;  
  { W5e >Z&&  
    case ("mp3"): qsN_EMgbdn  
        MP3 m = new MP3(); .W$9nbly  
    m.Play(); :Ig9n :  
    break; ;j[gE  
    case ("wav"): ux*G*QZ  
    WAV w = new WAV(); ew~uOG+  
w.Play(); 7/fJQM  
    break;       }6 u)wF5  
  } "vkM*HP  
}   r+6 DlT a  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 @3 +   
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) ( Rp5g}b  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 j9w{=( MV  
public class AudioMedia +W$uHQq  
{ ,1-idpnX  
public void Play() x9 t %  
{ p%X.$0  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ,`'A"]"  
} (lq%4h  
} j~=<O<P  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 Jk:ZO|'Z  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: ()$m9%x  
public abstract class AudioMedia [9}<N2,9z  
{ ,J<+Wxz  
public abstract void Play(); ,%zE>^~  
} 3h%Nd &_9  
7|bBC+;(  
public class MP3:AudioMedia YguW2R=6]  
{ (KfQ'B+  
public override void Play() a*_&[  
{ O-pH~E  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Oml /;p  
} kp!(e0n  
} iCGHcN^3  
!Htl e %  
public class WAV:AudioMedia Jy[rA<x$  
{ P1]F0fR  
public override void Play() $]W*;MTI}  
{ a3z_o)"   
  MessageBox.Show("Play the wav file."); J-G)mvkv  
} q1 BpE8  
} _{}^]ZB  
ae2I,Qt%  
public class MediaPlayer jaVx9FR +  
{   U[q39FR  
  //根据需要完成任务的单向分派 1N { >00  
public void Play(AudioMedia media) h+cOOm-)  
{   P!)F1U]!  
  media.Play(); a^X% (@Sg  
} Nv=%R  
} k^B7M}  
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)。 Wcl =YB%  
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。 zxd<Cq>d  
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: unnuSW#v=  
public abstract class VideoMedia vDR> Q&/K  
{ ]n'.}"8Kn  
public abstract void Play(); Wh"xt:  
} ]/%CTD(O  
\[8uE,=|  
public class RM:VideoMedia N ;n55N  
{ N[DKA1Ei  
public override void Play() %+;amRb  
{ 8Bxb~*  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 41rS0QAM  
} qjf4G[]!  
} O -p^S  
V4W(> g  
public class MPEG:VideoMedia S3QX{5t\  
{ BHNJH  
public override void Play() O-~cj7 0\  
{ MRK3Cey}%  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); w2`JFxQ^x  
} 62[_u]<Yub  
} 6pZ/C<Y|W  
G!Y7Rj WD  
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。 O\@0o|NM  
  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: b=L|GV@$  
n^|7ycB'  
public interface IMedia }Py Z{yS  
{ [Z1,~(3  
void Play(); ?fpI,WFu  
} O31.\ZR2  
mhs%8OTN  
public abstract class AudioMedia:IMedia u2U+uD@yA  
{ ws,VO*4  
public abstract void Play(); ? fM_Y  
}  %Rm`YH?  
PA,\o8]x  
public abstract class VideoMedia:IMedia [LbCG  
{ =#%Vs>G  
public abstract void Play(); =jU#0FAO  
} q _:7uQ  
/q"8sj/  
这样再更改MediaPlayer类的代码: )G#O#Yy  
public class MediaPlayer 3Ea/)EB]  
{   BG]|iHi  
public void Play(IMedia media) Xcg+ SOB  
{   Xupwh5G2  
  media.Play(); h<!!r  
} !\\1#:*_W  
} 3Z%jx#  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 &iJvkt  
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。 RTL@WI  
  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。 "T>;wyGW  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) }\W^$e-  
{ 0F &(}`V  
IMedia media = null; ? 8S~R  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) TLz>|gr  
{ id1gK(F8H  
  case ("mp3"): UGA` `;f  
    media = new MP3(); i/,IG+4vI  
    break; 2rS`ViicD  
        //其它类型略; 'W~6-c9y  
  case ("rm"): <2^ F'bQV  
    media = new RM(); x!?$y_t  
    break;   zogl2e+  
  //其它类型略; E/>kvs%  
} b X/%Q^Y  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 4L&Rs;  
player.Play(media); =~k#<q1^  
} TO] cZZ<  
;\Pq  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 dp'k$el  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 xK_0@6  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。  .V l  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 TF@k{_f  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: _Oc\hW  
public interface IMediaFactory su~J:~q  
{ (Lkcx06e  
IMedia CreateMedia(); mnq1WU;<  
} X@:@1+U  
x J\>;$CY  
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: 1X#gHstD  
public class MP3Factory:IMediaFactory N[xa=  
{ j[:Iu#VR  
public IMedia CreateMedia() 2>kk6=<5'  
{ T2 XLP  
  return new MP3(); .;;:t0PB  
} s{0c.M  
} XILreATK@  
//其它工厂略; |'Ksy{lA  
nh/%0=S  
public class RMFactory:IMediaFactory '77Gg  
{ 6" GHVFB  
public IMedia CreateMedia() zj#8@gbh+  
{ 5R*55@)  
  return new RM(); #pWeMt'  
} VP"C|j^I  
} +J2;6t  
//其它工厂略; T<u QhPMw  
1u_< 1X3  
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。 0G #s/u#  
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:  Y?IXV*J  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) p}yp!(l  
{ b3+F~G-I"  
IMediaFactory factory = null; c(lG_"q6  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) vC-5_pl  
{ %d#j%=  
  //音频媒体 tS3{y*yi  
  case ("mp3"): [R{%r^"2p  
    factory = new MP3Factory(); ~JDVoS;>jU  
    break; w\5;;9_#  
  //视频媒体 9S<at MB  
case ("rm"): N7dI}ju  
    factory = new RMFactory(); kaNK@a=e|/  
    break;   rSNaflYAr  
  //其他类型略; C+aL8_(R  
} s.>;(RiJd  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); _'U(q\ri  
player.Play(factory.CreateMedia()); s )7sgP  
} !sh>`AF  
T7ICXpe@  
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。 hixG/%aO  
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: f9?f!k  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) =(p]L  
{ ?0'db  
IMediaFactory factory = null; #PA 9bM  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) NFBhnNH+  
{     #;s5=aH  
  case ("mp3"): Ab:+AC5{  
    factory = new MP3Factory(); YiTVy/  
    break; -X,[NI3  
    //其他类型略; T9-2"M=|<  
  case ("rm"): WXJ%hA  
    factory = new RMFactory(); GvT ~zNd  
    break;   M I R))j;  
  //其他类型略; t@3y9U$  
} KDJ-IXoU  
IMedia media = factory.CreateMedia(); fH ?s~X]  
media.Play(); rHD_sC*  
} ?9:~d#p  
2D ' $  
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。 bt 0Q6v5  
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。 ,];QzENw  
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。 :Wd@Qy?;  
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: 5HW'nhE  
<g{d >j  
<appSettings> "\l#q$1h  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> xcE<|0N :  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ,2`FSL%J  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Q<fDtf}  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 05Y4=7,!  
</appSettings> m 9.BU2.  
L IRdWGQ4  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: Vae=Yg=fw  
private void InitMediaType() O <"\G!y~  
{ N:&EFfg3  
cbbMediaType.Items.Clear(); 0E/,l``p  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) +L|-W9"@3  
{ %p8#pt\$7  
    cbbMediaType.Item.Add(key); w ;xbQZ|+  
} bTW# f$q:4  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; G^qt@,n$;  
} m-MfFEZ  
"aJf W  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: tIL ]JB  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) }MW+K&sIh  
{ xw~3x*{  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); GfL: 0  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); P8n |MN  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; K)s{D ] B  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, &v g[k#5  
factoryDllName).Unwrap(); 8m 5T  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 0c$ ')`! m  
media.Play(); 9UE)4*5  
} 7~m[:Eg6[s  
v)%0`%nSR  
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。 %>!$ eCX  
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: R 9b0D>Lxt  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 S$ Z?T  
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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