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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) rEs,o3h?po  
o= N=W  
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。 }-YD_Pm K-  
一、传统过程化设计思想 LW0't} z  
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: Gl`Yyw@84  
public class MediaPlayer ImyB4welo  
{   ~vBmW_j  
private void PlayMp3() Y0aO/6  
{ bU(t5 [  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); j`ggg]"&$  
} +'JM:};1X8  
bgL`FW i3  
private void PlayWav() 8%>  Ls  
{ 4E&URl0Bh  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Cf J@|Rh  
} lMFj"x\  
``$At,m  
public void Play(string audioType) q2Ax-#  
{   F=$2Gz 'RT  
  switch (audioType.ToLower()) D />REC^  
  { j*rra  
    case ("mp3"): KP -g<Zc  
    PlayMp3(); 3RZP 12x  
    break; )pW(Cp  
    case ("wav"): d&PXJ  
    PlayWav(); +#A >[,U  
    break;       G*3O5m  
  }   8L9xP'[^  
} b~y1'|}g  
} o_vK4%y(  
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。 a>(LFpVk}  
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。 0^?(;AK  
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! W5<1@  
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。  9 k)?-  
二、面向对象设计思想 M)!8 `]  
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! m .le' &  
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: +^1H tI|y  
public class MP3 ;.'2ZNt2  
{ F !tn|!~  
public void Play() B=JeZMn  
{ -A[iTI"  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); c{ +Y $  
} {UT^p IP\  
} QA+qFP  
v1 d]  
public class WAV GX4# IRq  
{ [Z` q7ddd^  
public void Play() *+vS f7  
{ /9/=]  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); @D[jUC$E  
} 9mIq9rQ|*  
} = iB0ak  
f5IO<(:E^  
Public class MediaPlayer GE\@mu *pO  
{ o6P)IZ1  
  switch (audioType.ToLower()) Mmq{]q~At  
  { HWi0m/J  
    case ("mp3"): =mxmJFA  
        MP3 m = new MP3(); ]6v6&YV  
    m.Play(); .ZJt  
    break; -4m UGh1dy  
    case ("wav"): MS%xOB*6  
    WAV w = new WAV(); vZ\~+qV,A  
w.Play(); \SkCsE#H  
    break;       8sOM%y9M  
  } qY]IX9'kV  
}   {n2mh%I  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 P ^R224R  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Q+*o-  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 Z)Nl\e& M  
public class AudioMedia (y7U}Sb'  
{ \::<]  
public void Play() oIdMDp^$  
{ k%?wNk>  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); IKb 7#Ut  
} &]iX>m.  
} `PnB<rf:*1  
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)。 -)(HG)3  
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: e*;-vS9H  
public abstract class AudioMedia m*tmmP4R  
{ 5 5>^H1M  
public abstract void Play(); ymT&[+V  
} GxL5yeN@(  
`{s:lf  
public class MP3:AudioMedia /PN[g~3  
{ W2J"W=:z  
public override void Play() ?ntyF-n&  
{ MQ9 9fD$  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); !>W _3Ea  
} sqFMO+  
} -bdF=  
lPFT)>(+@  
public class WAV:AudioMedia X!V@jo9?  
{ N'w ;1,c+  
public override void Play() BFc=GiPnQ  
{ )"s <hR ,  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ,d'x]&a  
} ]f=108|8  
} M^DYzJ  
jk,: IG  
public class MediaPlayer ;0(|06=  
{   6 6WAD$8$  
  //根据需要完成任务的单向分派 T|`nw_0  
public void Play(AudioMedia media) i9+(gX(t  
{   `?{i dg  
  media.Play(); DyIuM{Owj  
} i7v> 9p7  
} 7KXc9: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)。 w K0vKdi  
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。 |{udd~oE&  
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: }w ^Hm3Y^&  
public abstract class VideoMedia ('QfB<4H1  
{ 0+p <Jc!  
public abstract void Play(); PRcW}"m]Qg  
} h BD .IB  
-}Vnr\f  
public class RM:VideoMedia RGvfy/T  
{ 97;`R[^J  
public override void Play() VgLrufJ  
{ 9bd$mp  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); PLlad\  
} CmKbpN*  
} T9N][5\  
PoTJ4z  
public class MPEG:VideoMedia %>u (UmFO  
{ ~Ry?}5&:  
public override void Play() `5,46_  
{ 5'=\$Ob  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ?Co)7}N  
} vJTdZ p  
} hq[;QF:B  
Ud@D%?A7  
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。 \>,[5|GU  
  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: s?r:McF`  
2loy4f  
public interface IMedia fg"]4&`j-  
{ 3[`/rg,  
void Play(); &/)2P#u  
} /o@6? UH  
zl8O @g  
public abstract class AudioMedia:IMedia 84(NylZ  
{ aTXmF1_n  
public abstract void Play(); iF0x>pvJ@  
} I_ O8 9Sgn  
$=&a 0O#  
public abstract class VideoMedia:IMedia !' ;1;k);  
{ %a\!|/;6  
public abstract void Play(); [{R^!Az&b<  
} ^!a4!DGVT  
n[|*[II  
这样再更改MediaPlayer类的代码: I?y!d G  
public class MediaPlayer xLX2F   
{   `X;'*E]e  
public void Play(IMedia media) XR2Gw 4]  
{   wg-qq4Q\  
  media.Play(); zoh%^8? o  
} ] {sx#|_S  
} 0<ze'FbV]  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 GhlbYa  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 \ B \G=Y  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 UYLCzv~W  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /sU~cn^D5  
{ &oJ1v<`  
IMedia media = null; _mBFmXHHS$  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) z8VcV*6  
{ oh^/)2W  
  case ("mp3"): ! !KA9mP  
    media = new MP3(); \}Hi\k+h':  
    break; ./7*<W:  
        //其它类型略; H^TU?vz} <  
  case ("rm"): S1vUP5cZ  
    media = new RM(); =\ek;d0Tqb  
    break;   ?R!?}7  
  //其它类型略; ]?un'$%e  
} )I{~Pcq  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ]cmq  
player.Play(media); :abpht  
} 7M.TLV!f]  
r*F^8_YMK  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 g6D7Y<}d  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 +<})`(8  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 Vb57B.I  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 Jn\@wF9xd  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: ~9We)FvU4  
public interface IMediaFactory .EfGL _  
{ E*"-U!?)l2  
IMedia CreateMedia(); n1Z*wMwC  
} j9sLR  
7*MjQzg-P  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: )x<oRHx]  
public class MP3Factory:IMediaFactory 'pa8h L  
{ w3>.d(Q  
public IMedia CreateMedia() /EvnwYQy  
{ LLV1W0VO=P  
  return new MP3(); G<m6Sf  
} =XhxD<kI  
} D:56>%y@  
//其它工厂略; ^ZD0rp(l  
.  g8WMm  
public class RMFactory:IMediaFactory JY0}#FtgV  
{ DQy;W  ov  
public IMedia CreateMedia() ba "_ !D1  
{ 1i=p5,|  
  return new RM(); (GJX[$@  
} 3d;w\#? L;  
} 3bK=Q3N  
//其它工厂略; '{F Od_uk%  
&eIwlynm  
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。 X B[C&3I  
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: # n\|Q\W  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) q6T>y%|FZ  
{ b|-7EI>l9  
IMediaFactory factory = null;  0N`'a?x  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) _OY<Hb3%M  
{ (jtkY_  
  //音频媒体 +V,Ld&r  
  case ("mp3"): zz[[9Am!  
    factory = new MP3Factory(); 3IYbgUG  
    break; W:y'a3~  
  //视频媒体 m'"Ra-  
case ("rm"): &?0hj@kd~  
    factory = new RMFactory(); VCCG_K9'  
    break;   'qlWDt/  
  //其他类型略; an` GY&  
} 0$I!\y\  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 39Zs  
player.Play(factory.CreateMedia()); Jo9!:2?  
} I%# e\  
tOVYA\ ]  
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。 #M=d)}[  
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: }< m@82\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) X0zE-h6P  
{ 2@+ MT z  
IMediaFactory factory = null; pNzpT!}H>  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ]zR,Y= #  
{     v}^ f8nVR  
  case ("mp3"): jY8u1z  
    factory = new MP3Factory(); n 7 m!   
    break; ko<VB#pOMr  
    //其他类型略; *EzAo  
  case ("rm"): -E>se8%"  
    factory = new RMFactory(); CJ 9tO#R  
    break;   jHWJpm(  
  //其他类型略; `Ef &h V  
} o]@g%_3X  
IMedia media = factory.CreateMedia(); zV=(e( [  
media.Play(); 0CS80 pC  
} *3We5  
DU: sQS4  
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。 k%v/&ojI  
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+iV0bbT  
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。 tf@x}  
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: SsF 5+=A  
q;a#?Du o  
<appSettings> L u?)Rya  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> /,Sd  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 3` aJ"qQE  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 3((53@s98  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ]0wmvTR  
</appSettings> b1{XGK'  
x uDn:  
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: ~IE5j,SC  
private void InitMediaType() i|Y_X  
{ 7J%v""\1!  
cbbMediaType.Items.Clear(); WsCzC_'j.  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) +6* .lRA  
{ NX*9nwp^  
    cbbMediaType.Item.Add(key); R.)U<`||  
} tK|hC[  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; fV.43E  
} \'L6m1UZ%  
aUy=D:\  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ]41G!'E=  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) s `r  tr  
{ /z4xq'<  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); @zJ#16V i  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); XabrX|B#  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; e-o s0F  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ~QsQ7SAs  
factoryDllName).Unwrap(); (t9qwSS8z  
IMedia media = factory.CreateMedia(); /j' We-C  
media.Play(); 2/B Flb  
} lm&C!{K  
EVj48  
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。 'eo2a&S2D  
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: 79%${ajSI  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 b@f. Kd7I  
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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