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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) h`pXUnEZ  
tB<|7  
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。 /EV _Y|(-  
一、传统过程化设计思想 gJ?Vk<hp  
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: nE=,=K~  
public class MediaPlayer c3C<P  
{   :NXM.@jJ="  
private void PlayMp3() >=d%t6 %(  
{ kGW4kuh)/q  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); m!Fx#   
} M1J77LfS8  
6HRr 4NDcj  
private void PlayWav() Bb*P);#.K  
{ 9_l WB6  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); X^)v ZL?  
} X*e<g=  
0tEe $9eK@  
public void Play(string audioType) 0%"sOth  
{   o>o! -uf  
  switch (audioType.ToLower()) ,g:\8*Y>'  
  { 4x2,X`pe3  
    case ("mp3"): y\zRv(T=  
    PlayMp3(); @q+X:K5b  
    break; -p[!C I  
    case ("wav"): `R,g_{M j  
    PlayWav(); ;lc/FV[/  
    break;       mcq.*at  
  }   ><H*T{ Pg  
} Q8^g WBc  
} DgODTxiX  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 `,$PRN"]  
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。 cCO2w2A[*  
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! Ih^ziDcW  
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。 UQ}#=[)2e  
二、面向对象设计思想 H,0Io  
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! l9#@4Os  
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: XxLauJP K  
public class MP3 uc]`^,`2/  
{ .A apO}{  
public void Play() lB*HL C  
{ DLd1Cl:"~:  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); '|@?R|i0  
} ZiaHLpk  
} M6XpauR-  
^]X\boWlI  
public class WAV ?<STl-]&  
{ {3eg4j.Z  
public void Play() `%Dz 8Z  
{ {8T/;K@  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); tO+Lf2Ni+  
} Mq52B_  
} T_Cj=>L  
kV:T2}]|H  
Public class MediaPlayer U o[\1)  
{ *u]aWx  
  switch (audioType.ToLower()) D+"+m%^>C  
  { &n~v;M  
    case ("mp3"): uYCWsw/  
        MP3 m = new MP3(); U5ME`lN*`  
    m.Play(); hj,yl&  
    break; Y(B3M=j  
    case ("wav"): JVR,Py:%G  
    WAV w = new WAV(); 9wdl1QS  
w.Play(); /@Ec[4^=!.  
    break;       .O6(QI*  
  } =XFyEt  
}   =fK6P6'B  
  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。 +*Zjo&pc  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) :: s k)  
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。 \S0QZQbz/  
public class AudioMedia i,!tu  
{ ?,w9e|  
public void Play() FK~*X3'  
{ S!h=HE  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); -8Hv3J'=  
} W~j>&PK,?  
} 0DX)%s,KO  
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)。 `J %35  
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: _*++xF1  
public abstract class AudioMedia [oOV@GE  
{ nQ#NW8*Fs  
public abstract void Play(); 5#~E[dr  
} =0mn6b9-=  
={\9-JJhE  
public class MP3:AudioMedia _b9>ZF~  
{ MG vp6/Pd  
public override void Play() X#Hl<d2  
{ y wmC>`0p  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 1F R  
} rmeGk&*R8  
} +NTC!/  
/_r`A  
public class WAV:AudioMedia ak\[+wQ  
{ BG/RNem  
public override void Play() NIG* }[}P  
{ G UK %R C8  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); `#?]g!  
} 2}rYH;Mx  
} }pKKNZ`[  
BBa!l e9P  
public class MediaPlayer S5[}kfe  
{   A8 !&Y;d  
  //根据需要完成任务的单向分派 V^< Zs//7  
public void Play(AudioMedia media) 814cCrr,o  
{   Rbcu5.6  
  media.Play(); (Q"~bP{F  
} 84/#,X!=s  
} Q-KBQc  
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)。 cToT_Mk  
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。 a1z*Z/!5  
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: _Uhl4Mh  
public abstract class VideoMedia f1q0*)fk  
{ !-4VGt&c,  
public abstract void Play(); \S>GtlQbn  
} ,Bl_6ZaL  
u5tUm  
public class RM:VideoMedia ~7:Q+ 0,,  
{ Z  GrDa  
public override void Play() Esf\Bo"  
{ }$#PIyz  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); P>'29$1'  
} JtxitF2  
} vw :&c.zd  
Tr, zV  
public class MPEG:VideoMedia zGa V^X  
{ aVp-Ps|r  
public override void Play() T>w;M?`9K  
{ ppnl bL^*  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); DK1{Z;Z  
} 8Fv4\dr  
} Ehq [4}  
XRi37|p  
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。 h]&o)%{4  
  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: !e}4>!L,(^  
$`<-;kI  
public interface IMedia . dJBv  
{ w`[`:H_z  
void Play(); D[` ~=y(  
} gUme({h&|  
)\ J~KB4  
public abstract class AudioMedia:IMedia $?u LFD  
{ 1i;Cw/mr  
public abstract void Play(); UQjYWXvi  
} T$Z}1e]  
o0TB>DX$`  
public abstract class VideoMedia:IMedia rLA^ &P:  
{ Fi# 9L  
public abstract void Play(); 6uxF<  
} PNH>LT^  
@>+`1C  
这样再更改MediaPlayer类的代码: AI-ZZ6lzR  
public class MediaPlayer 4GS:kfti  
{   YMj iJTl  
public void Play(IMedia media) zb.sh  
{   zm#%]p80f  
  media.Play(); h{^MdYJ  
} #wJ^:r-c`  
} zKThM#.Wa  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 YTg8Zg-Z  
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。 Nzb=h/;  
  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。 2Hk21y\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) rdH^"(  
{ |}@teN^J*U  
IMedia media = null; mteQRgC  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) |(uo@-U  
{ NRI[|  
  case ("mp3"): 6n H'NNS:J  
    media = new MP3(); &_' evZ8  
    break; WLH ;{  
        //其它类型略;  p4P"U  
  case ("rm"): q[x|tO  
    media = new RM(); &UAYYH  
    break;    KON^  
  //其它类型略; ]ClqX;'weJ  
} dJ~Occ1~r  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); K{XE|g  
player.Play(media); OX[r\  
} <&HHo>rl  
<2wC)l3j*  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 \b#`Ahf`  
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。 DHuUEv<  
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\L H  
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。 [Bj\h7 G  
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: zek>]l`!  
public interface IMediaFactory hJ?PV@xy  
{ ()<?^lr33  
IMedia CreateMedia(); 2B+qS'OT  
} $p*.[)  
:bkmm,%O  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: 0Kg?X  
public class MP3Factory:IMediaFactory M]xfH*  
{ )ib$*dmUP  
public IMedia CreateMedia() >|mZu)HIY;  
{ [4+I1UR`  
  return new MP3(); w,t !<i  
} p9&gKIO_m  
} k{bC3)'$#R  
//其它工厂略; ?>My&yB  
XJ1Bl  
public class RMFactory:IMediaFactory Kp19dp}'b  
{ 'ZAIe7i&  
public IMedia CreateMedia() bd2QQ1[1vh  
{ *]c~[&x5&  
  return new RM();  p+-IvU  
} wGWv<<Qw"  
} DH)E9HL  
//其它工厂略; B/Ltb^a  
BCX2C  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 CD4@0Z+  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: "d2JNFIHb  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) cI-@nV  
{ csV3mzP  
IMediaFactory factory = null; 1/%5pb2\  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) YUT I)&y  
{ *a-KQw  
  //音频媒体 szD9z{9"y  
  case ("mp3"): -1w^z`;2h  
    factory = new MP3Factory(); Bve',.xH  
    break; Lz!H@)-mr  
  //视频媒体 .UvDew/Y  
case ("rm"): u(8dsg R  
    factory = new RMFactory(); IA$=  
    break;   4~2 9,  
  //其他类型略; '=J|IN7WT  
} 3mL(xpT.8z  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); V7B%o:FZo  
player.Play(factory.CreateMedia()); AEUR` .  
} .vd*~U"  
^FZ9q  
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。 $"va8,  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: yh'*eli  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) kIRjoKf<F  
{ H|/"'t OZ  
IMediaFactory factory = null; OHv9|&Tpl  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) a6?t?: ~|  
{     8Nx fYA  
  case ("mp3"): 6XnUs1O  
    factory = new MP3Factory(); .pH 4[~  
    break; ;@O8y\@  
    //其他类型略; )k]{FM  
  case ("rm"): Z_>:p^id  
    factory = new RMFactory(); 5UX-Qqr  
    break;   9t8ccr  
  //其他类型略; # wyjb:Ql  
} ~*`wRiUhis  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ($ gmN 4  
media.Play(); -b34Wz(  
} L @J$kqWY  
{c7@`AV]  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 iF_u/#  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 ONUa7  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 g!i45]6[Nw  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: E!`/XB/nA  
5i'KGL  
<appSettings> *2/6fhI[p  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> Z{2QDjAI;  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> OaY]}4tI$  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> @KJmNM1]V  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> TN/&^/  
</appSettings> G]dHYxG  
21] K7  
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: C;ME"4,(  
private void InitMediaType() h]4qJ  
{ nN>Uh T  
cbbMediaType.Items.Clear(); `W7;-  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) n.,ZgLx["  
{ ~`5[Li:eP  
    cbbMediaType.Item.Add(key); fT=ZiHJ3Gu  
} m"o=R\C  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; )=5*iWe  
} ~se ;L  
9h<iw\ $'  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: "V,dH%&j  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) mn(MgJKQ\  
{ K k^!P*#  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); k"cKxzB  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); J+`gr_&  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; k1LbWR1%wB  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, d8WEsQ+)A  
factoryDllName).Unwrap(); $GVf;M2*  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Z7Nhb{  
media.Play(); 1Sv$!xX`n  
} @Q:?,  
-CPLgT  
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。 dhuIVBp!!e  
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: @s\}ER3  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 Ae<;b Of  
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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