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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) A'r 3%mC  
s7.2EkGl=  
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。 kP~'C'5Ys  
一、传统过程化设计思想  %Xs3Lz  
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: wmKM:`&[5  
public class MediaPlayer @ODwO;_R5  
{   E .^5N~.  
private void PlayMp3() 9zSHn.y  
{ CT,caa  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); DP\s-JpI[  
} ' QGacV   
B?A c  
private void PlayWav() KwK[)Cvv  
{ ?PVJeFH  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Mx<z34(T  
} @)s;u}H  
Ot}fGiio  
public void Play(string audioType) uT'_}cw  
{   rE0?R( _  
  switch (audioType.ToLower()) h07Z.q ;  
  { pm$2*!1F(  
    case ("mp3"): K*iy^}  
    PlayMp3(); ,<?iL~> %  
    break; d\aKGq;8C  
    case ("wav"): Q|QVm,m  
    PlayWav(); ?#; oqH<  
    break;       ^2f'I iE  
  }   7jvy]5y8&~  
} f ?8cO#GU  
}  }/~%Ysl  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 6BM[RL?T  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 9ZvBsG)  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! fm$eJu  
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。 t`NZ_w /  
二、面向对象设计思想 !w iW#PR  
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! ?CO\jW_ *n  
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: $jT&]p  
public class MP3 2WQKj9iyN  
{ :$k':0 n  
public void Play() .N2yn`  
{ HUqG)t*c1  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Oop5bg  
} VD}8ei  
} <!b~7sZkTc  
}$M 2XF  
public class WAV q/y4HT,x  
{ MuNM)pyxp  
public void Play() 5`qt82Qm  
{ H`u8}{7  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ,M2u (9  
} $YZsaw  
} lv -z[  
KHwzQ<Z3  
Public class MediaPlayer AA][}lU:5  
{ z_qy >  
  switch (audioType.ToLower()) .5Y%I;~v  
  { EvZ;i^.8LS  
    case ("mp3"): *hVbjI$  
        MP3 m = new MP3(); GC?X>AC:  
    m.Play(); |GuIp8~  
    break; RmS|X"zc  
    case ("wav"): Z(Da?6#1  
    WAV w = new WAV(); x._IP,vRx^  
w.Play(); sYV7t*l  
    break;       []HMUL]"  
  } !iKR~&UpAL  
}   (vte8uQe  
  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。 bqug o  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) s2Gi4fY?  
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。 UeWEncN(  
public class AudioMedia zJ{?'kp  
{ 6o@}k9AN  
public void Play() 89@\AjI  
{ !NWz  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); B;9"=0  
} H /Idc,*  
} IOA"O9;  
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)。 2 qRX A  
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: qW]gp7jK4  
public abstract class AudioMedia ?pgdj|"a  
{ w:Ui_-4*>  
public abstract void Play(); 5,=Yi$x  
} P.*J'q 28  
nb(4"|8}  
public class MP3:AudioMedia !_GY\@}  
{ 4)D#kP  
public override void Play() ?wE@9 g A  
{ Zu(eYH=Q  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ~~:w^(s9  
} j,Sg?&"%=  
} ~ILig}I  
;9r Z{'i+|  
public class WAV:AudioMedia AH`n  
{ @rs(`4QEh  
public override void Play() R"(rL5j  
{ Z=%+U _,  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); /UeLf $%ZW  
} h&4uf x6  
} j0J}d _  
~82[pY  
public class MediaPlayer ||v=in   
{   2mL1BG=Yk  
  //根据需要完成任务的单向分派 t}-[^|)7  
public void Play(AudioMedia media) 8Ml&lfn_8  
{   'Z2:u!E  
  media.Play(); r}) 2-3ZA9  
} g-'y_'%0G  
} zx^]3}  
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)。 h}xUZ:  
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。 #1R_* Uh  
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: 0 eZfHW&  
public abstract class VideoMedia H"(:6 `  
{ MhC74G  
public abstract void Play(); 0?uX}8w  
} k5G(7Ug=g~  
zM6 yUEg  
public class RM:VideoMedia 3_=~7B) 8  
{ CCKg,v  
public override void Play() WtI1h`Fo  
{ >Bp%~8f  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); xO'I*)  
} 8xhXS1  
} GZT}aMMSJ  
}C>Q  
public class MPEG:VideoMedia '|^LNAx  
{ dJ\6m!Mp  
public override void Play() g!n1]- 1  
{ ,oe e'  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); -Hzn7L  
} ^|}C!t+  
} ZCPK{Ru QE  
bHlG(1uf  
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。 J#Fe"  
  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: }]vj"!?a  
}@yvw*c  
public interface IMedia m}.ru)^p  
{ Hxr2Q]c?u  
void Play(); /R#-mY  
} I Vy,A7f  
Bc}<B:q%b  
public abstract class AudioMedia:IMedia j)\&#g0u6  
{ 7'FDI`e[  
public abstract void Play(); X:-X3mV9{  
} 3(P^PP8  
475yX-A  
public abstract class VideoMedia:IMedia vy/U""w`  
{ kF'^!Hp  
public abstract void Play(); ';V(sRU@  
} I^Ichn  
vZ 4Z+;.  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Y~1}B_  
public class MediaPlayer jIE>t5 fy  
{   k Fv\V   
public void Play(IMedia media) 7UHqiA`L  
{   ih `/1n  
  media.Play(); Z_' %'&Y  
} T Uhp  
} *pP"u::S  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 `.;7O27A^%  
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。 cb&y8!ci~  
  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 )Z2"_5  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 5X&<+{bX  
{ Bir }X  
IMedia media = null; oSNB\G<  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) qt]QO1pAd  
{ `.a L>hf  
  case ("mp3"): 567ot|cc  
    media = new MP3(); y- k?_$ M  
    break; el!Bi>b9c!  
        //其它类型略; w|WZEu:0|  
  case ("rm"): A`(p6 H"s  
    media = new RM(); V$ 38  
    break;   *wt yyP@  
  //其它类型略; /iif@5lw{  
} +Smv<^bW  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); |}Mkn4  
player.Play(media); >0 !J]gK  
} 4\pA^%73  
}SitT\%  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 w%S<N  
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。 5K'EuI)  
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。 37p0*%a":  
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。 ([|5(Omd\  
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: +^YV>;  
public interface IMediaFactory W3UK[_qK  
{ `m<="No  
IMedia CreateMedia(); 6AUzS4O  
} =@pm-rI|-  
xHsH .f_{  
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: `^AbFV 3  
public class MP3Factory:IMediaFactory 6(9Ta'ywZ  
{ lk.Q6saI1  
public IMedia CreateMedia() F/j=rs,*|D  
{ k6JB%m\E  
  return new MP3(); 8e\a_R*(|  
} k`g+    
} ]kb%l"&  
//其它工厂略; vzi=[A  
b]RCe^E1  
public class RMFactory:IMediaFactory 344,mnAd  
{ j,/o0k,  
public IMedia CreateMedia() D\({]oj]  
{ >[|:cz  
  return new RM(); #*S/Sh?Q  
} W}L =JJo},  
} eE7 R d>  
//其它工厂略; jLr8?Hyf  
|D]jdd@!a2  
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。 q 4 Ye  
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[gj4`T/  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) KH pxWq  
{ $#R.+B  
IMediaFactory factory = null; W\eB   
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) w2{k0MW  
{ uzp !Y&C  
  //音频媒体 F!]UaEmV  
  case ("mp3"): eg(xN/D  
    factory = new MP3Factory(); f~Kln^  
    break; ! FHNKh  
  //视频媒体 9k7|B>LT  
case ("rm"): [&NF0c[i  
    factory = new RMFactory(); R$6Y\ *L[  
    break;   }QJE9;<e  
  //其他类型略; =m}{g/Bk  
} AL|fL  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); U^pe/11)H  
player.Play(factory.CreateMedia()); 1MB  
} PtgUo,P  
Ce5 }+A}  
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。 gFDP:I/`  
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: u85y;AE,(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) *3"C"4S  
{ 9HTb  
IMediaFactory factory = null; 00;=6q]TA  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) $ya#-pi`;  
{     {g/\5Z\b  
  case ("mp3"): [*}[W6 3v  
    factory = new MP3Factory(); ;/oMH/,U8  
    break; {qLnwy!i  
    //其他类型略; 4D58cR}  
  case ("rm"):  ~-M7  
    factory = new RMFactory(); Ch;EnN<  
    break;   *[.\ S3K`  
  //其他类型略; 6Ir ?@O1'!  
} T$}<So|  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ?R,^prW{  
media.Play(); fd+kr#  
} h)y"?Jj  
:hMuxHr  
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。 /_}v|E0  
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。 H>M%5bj  
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。 8kMMQES  
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: kJDMIh|g  
!5A nr  
<appSettings> 9MHb<~F  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ny=CtU!z  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> (Mtc&+n{  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> GuDus2#+  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> +,|-4U@dl  
</appSettings> Rb9Z{Clq>  
d9Q%GG0]  
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: 3[V|C=u0  
private void InitMediaType() 5lU`o  
{ !/jx4 w~R  
cbbMediaType.Items.Clear(); \!SC;  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) p^L6uM  
{ qbP[  9  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ^1Yx'ua'  
} JWn9&WK  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ;Rnb^t6Z  
} "jeJV,%  
-Q$$2QW!  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 5n9F\T5  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) "%.#/!RG  
{ 3}h&/KN{  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); a#raUF7e  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); @#T?SNIL5  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; p O: EJ  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, cA/2,i  
factoryDllName).Unwrap(); dUe"qH29s  
IMedia media = factory.CreateMedia(); _puQX@i  
media.Play(); gsU&}R1*h  
} e,4!/|H:  
=r_ S MTu  
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。 Mb<KZ_wYOX  
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: QPFpGS{d  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 $~:hv7%  
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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