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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) R +WP0&d'  
WC|.g,9#  
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。 gMaN)ESqd4  
一、传统过程化设计思想 ho0@ l  
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: ^d~1E Er  
public class MediaPlayer Pri`K/  
{   4Rvf  
private void PlayMp3() #@"<:!?z  
{ AKRTBjG"  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ,{LG4qvP  
} k&. Jk B"  
h3Q21D'f  
private void PlayWav() _ h": >  
{ 9Iz%ht  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); S p^9& ^  
} "V$Bnz\n  
w*|7!iM  
public void Play(string audioType) {WPobP"  
{   e{v=MxO=S  
  switch (audioType.ToLower()) x >^Si/t  
  { QCX8IIHG  
    case ("mp3"): cdG |m[  
    PlayMp3(); sRrzp=D  
    break; 9M1d%jT  
    case ("wav"): "sl1vzRN  
    PlayWav(); 7g(F#T?;'  
    break;       :P@rkT3Qt  
  }   4y5UkU9|  
} NsJ(`zk:  
} *0>mB  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 !}r% u."  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 NN1$'"@NL  
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! 6+KHQFb&N  
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。  R#DwF,  
二、面向对象设计思想 5GPo*Qpl  
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! 8G5m{XTS(  
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: hDp6YV,q  
public class MP3 ^4`Px/&  
{ =@8H"&y`  
public void Play() hQDTS>U  
{ +C(/ Lyo}  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ea 00\  
} |R#"Th6mH!  
} n Ml%'[u  
mK [0L  
public class WAV ^+m+zd_  
{ `p7&> BOA  
public void Play() K%Rj8J7|u?  
{ {nvLPUL  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); GKFq+]W  
} V]vc(rH  
} F`9ZH.  
jvV9eA:zl  
Public class MediaPlayer <@Fy5k-%.  
{ N]<!j$pOz  
  switch (audioType.ToLower()) L   
  { ~2zM kVH  
    case ("mp3"):  HC a  
        MP3 m = new MP3(); wu4NLgkE  
    m.Play(); NSFs\a@1  
    break; {M?vBg R\B  
    case ("wav"): .^m>AKC0cX  
    WAV w = new WAV(); ryc& n5  
w.Play(); "n=vN<8(o  
    break;       V2<?ol  
  } lZrVY+ D  
}   YTjkPj:  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 W":PG68  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) `St.+6^J  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 C{q:_M;  
public class AudioMedia !QT'L,_  
{ XbZ*&  
public void Play() 60)iw4<wf  
{ KV*xApb9y  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); }irn'`I  
} bC3 F  
} 4ON_$FUe  
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)。 @5[kcU>  
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: ]Y| 9?9d  
public abstract class AudioMedia s#S%#LM  
{ vc]cNz:mQ  
public abstract void Play(); DtEwW1J  
} XJ0oS32_wK  
k,uK6$Z  
public class MP3:AudioMedia 80$fG8  
{ /2RajsK  
public override void Play() .?>5-od2  
{ hHPs&EA.p  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); "aFhkPdWn  
} ~-83Q5/[  
}  N<L`c/  
&l?+3$q  
public class WAV:AudioMedia !P$'#5mr  
{ o1/lZm{\~n  
public override void Play() ~kCwJ<E  
{ olW|$?  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); gBf4's  
} jkF8\dR  
} 1[*{(e  
j2P n<0U  
public class MediaPlayer X{g%kf,D=  
{   O3.C:?;x  
  //根据需要完成任务的单向分派 H\GkW6  
public void Play(AudioMedia media) CZEW-PIhj  
{   =D^TK-H  
  media.Play(); Sc]P<F7N]  
} poJg"R4  
} Ft@Wyo`^  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 F#{gfh  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 Se!)n;?7Sw  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: E&B{5/rv  
public abstract class VideoMedia Y?#i{ixX6n  
{ Y&2aO1  
public abstract void Play(); 4q$H  
} ?_`0G/xl  
U4Nh  
public class RM:VideoMedia B/"2.,  
{ L "<B;u5pM  
public override void Play() ^\:2}4Uj_  
{ E:nt)Ef,  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ,eQ[Fi!!  
} n$2RCQ  
} IwpbfZ  
s{/qS3=  
public class MPEG:VideoMedia XV'fW~j\  
{ T ^JuZG  
public override void Play() e(1k0W4B  
{ yZJ*dadAr  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); Gowp <9 F  
} y7<&vIEC  
} 4(vyp.f  
;T ZGC).6  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 &14W vAU  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: K%}}fw2RMN  
Q1>zg,r  
public interface IMedia qvt-  
{ CsSp=(  
void Play(); -PAF p3w\y  
} gY`Nr!O  
U '[?9/T  
public abstract class AudioMedia:IMedia 1h"_[`L'  
{ #/j={*-  
public abstract void Play(); wAbp3hX  
} ]2+g&ox4'  
X9~m8c){z  
public abstract class VideoMedia:IMedia wVi%oSfM  
{ :G'xi2bs  
public abstract void Play(); DM3B]Yl  
} bdV3v`  
t ,qul4y}  
这样再更改MediaPlayer类的代码: nR8]@cC  
public class MediaPlayer LD+f'^>>Z  
{   gZ(O)uzv  
public void Play(IMedia media) W81o"TR|pt  
{   .R5/8VuHF  
  media.Play(); NcL =z o<  
} 0 15Owi  
} jeDlH6X'  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 =sQ(iso%f  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。  ~q%  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 *kaJ*Ti-/  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ccO aCr  
{ \_oy$>;  
IMedia media = null; F(CRq`  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) W._G0b4}  
{ = cfm=+  
  case ("mp3"): @)sc6 *lnW  
    media = new MP3(); $ u2Cd4  
    break; _1JmjIH)M  
        //其它类型略; Wp*sP Z  
  case ("rm"): ) YSh D  
    media = new RM(); 5_G'68;OV  
    break;   L? ;/cO^  
  //其它类型略; ,0T)Oc|HL/  
} - 8syjKTg  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); xQz#i-v  
player.Play(media); ^now}u9S6  
} NyJnOw(  
QAvWJydb  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 #J+\DhDEPO  
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。 ",Wf uz  
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。 U5 rxt^  
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。 {v+a!#{c7  
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: 'P/taEi=R  
public interface IMediaFactory Tcs3>lJ}   
{ v_-ls"l  
IMedia CreateMedia(); >5i?JUZ  
} +-HE '4mo  
C MqM;1  
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: }Z6nN)[|0Y  
public class MP3Factory:IMediaFactory h Z#\t  
{ -]&<Sr-  
public IMedia CreateMedia() fjkT5LNx k  
{ # J.u  
  return new MP3(); R+^zy"~  
} sM9- 0A  
} b@-)Fy4d2  
//其它工厂略; P`!Ak@N  
9`&77+|;e  
public class RMFactory:IMediaFactory t/Z!O z6ZE  
{ P7 8uq  
public IMedia CreateMedia() "4[<]pq  
{ 2$ VTu+  
  return new RM(); }9Q f#&o  
} )tPl<lb  
} ?W<cB`J  
//其它工厂略; Y?.gfEXSQo  
>'0lw+a  
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。 g!`BXmW  
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: Q}z{AZ  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 0(vdkC4\A  
{ 7h1"^}M&  
IMediaFactory factory = null; M;@Ex`+?i  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) | W?[,|e  
{ ZW2s[p r  
  //音频媒体 [5LMt*Y  
  case ("mp3"): aZ/yCS7  
    factory = new MP3Factory(); *C/KM;&  
    break; / T#o<D  
  //视频媒体 gDc]^K4>  
case ("rm"): 3It8&x:  
    factory = new RMFactory(); (lWKy9eTy`  
    break;   Jh(mbD  
  //其他类型略; 2 _Jb9:/X  
} DD6'M U4  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); A xR\ ned  
player.Play(factory.CreateMedia()); &u4Ve8#  
} z{V8@q/  
T;%+]:w<  
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。 %rFllb7  
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: ?7 X3 P  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) u dUXc6U  
{ T@>6 3  
IMediaFactory factory = null; Q5T(nEA  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 'w `d$c/p  
{     L.Vq1RU\"  
  case ("mp3"): 6fQ*X~| p  
    factory = new MP3Factory(); PJ6$);9}6  
    break; k#-[ M.i  
    //其他类型略; p|;o5j{  
  case ("rm"): ^1vq{/ X  
    factory = new RMFactory(); L`JY4JM"  
    break;   ;lkf+,;  
  //其他类型略; 6%z`)d  
} rOhA*_EG  
IMedia media = factory.CreateMedia(); nO%<;-=u\  
media.Play(); kz|[*%10  
} )rS^F<C  
2PI #ie4  
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。 b__n~\q_  
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。 PKATw>zg<  
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。 ~EPjZ3 ?  
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: s!=!A  
}K+\8em  
<appSettings> ~JT lPU'  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> H|'$dO)W  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> i|[S5QXCh  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> fVv$K&  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" />  6.vNe  
</appSettings> r6<ArX$Yl  
DvU~%%(0^  
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: W|)(|W  
private void InitMediaType() s>V*=#L  
{ "%Lmgy:~  
cbbMediaType.Items.Clear(); ^r%i3  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 5@""_n&FV  
{ FJ nG<5Rh  
    cbbMediaType.Item.Add(key); I  *1#  
} !/[AQ{**T!  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ta2z  
} 78\\8*  
#NSaY+V  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: mfUKHX5  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ;Ce 2d+K  
{ jWz|K  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); s-y'<(ll  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ?T~3B]R  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集;  ; \Y-  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, >2*6qx>V  
factoryDllName).Unwrap(); ?m`R%>X"  
IMedia media = factory.CreateMedia(); g(M(Hn7  
media.Play();  \q|e8k4p  
} p3i qW,[@  
>V3W>5X  
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。 6eVe}V4W  
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: t,UW&iLK  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 cC*zj \O  
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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