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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 dQ<($  
9U10d&M(  
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。 )Z:m)k>r;  
一、传统过程化设计思想 9N}W(>  
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: =QiT)9q)  
public class MediaPlayer l @A"U)A(  
{   nO@+s F  
private void PlayMp3() z^~U]S3  
{ ALR:MAXwC  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); .!j#3J..u  
} j_pw^I$C  
&HxT41pku  
private void PlayWav() R`C.ha  
{ x<Se>+  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); {Tx 3$eU  
} K.h]JD]o  
n^6TP'r  
public void Play(string audioType) 0Uaem  
{   J3\)Jy  
  switch (audioType.ToLower()) /'+4vXc@  
  { 0=,'{Vz}A  
    case ("mp3"): Q2$/e+   
    PlayMp3(); <NL+9lR  
    break; *eoq=,O  
    case ("wav"): .jum "va%  
    PlayWav(); -4`sqv ]  
    break;       &z0iLa4q)  
  }   r!M#7FDs(  
} u-M] A z-  
} u~)%tL  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 D'?]yyrf  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 ./)j5M  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! z9fNk%  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 n8?KSQy$  
二、面向对象设计思想 Hf.xd.Yw  
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! s'AQUUrb <  
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: D`fc7m  
public class MP3 Wbs^(iUU}  
{ 9!S^^;PN&  
public void Play() *lY+Yy(  
{ cqHw^{'8  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); vK`S!7x'&  
} "DzG Bu\  
} &}|0CR.(  
^~*8 @v""  
public class WAV H>Sf[8w)%  
{ UR\ZN@O  
public void Play() }9 FD/  
{ 1YFAr}M  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); x/[8Wi,yB  
} Xi*SDy  
} &{hc   
=*[, *A  
Public class MediaPlayer mC "7)&,F  
{ 9$EH K  
  switch (audioType.ToLower()) r)%4-XeV  
  { c_[ JjG^?P  
    case ("mp3"): XNK 43fkB.  
        MP3 m = new MP3(); L<"k 7)k  
    m.Play(); Cea"qNq=k  
    break; |H<|{{E  
    case ("wav"): n=r= u'oi  
    WAV w = new WAV(); 0 c, bet{m  
w.Play(); gBfX}EK7F  
    break;       }P16Xb)p  
  } ! 7Nn ]Lx  
}   3lyQn "  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 _i.({s&_9  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) tc5M$b3^2  
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。 ,$o-C&nC  
public class AudioMedia _4~k3%w\`l  
{ (J/>Gy)d  
public void Play() NywB 3  
{ r \9:<i8  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); i~(#S8U4d  
} cyDiA(ot&  
} ~S! L!qY  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 M$gvq:}kt  
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$\~cPd  
public abstract class AudioMedia Y]?Kqc  
{ ^v#+PyW  
public abstract void Play(); 2}ag_  
} }t}38%1i  
MyK^i2eD  
public class MP3:AudioMedia -Zttj/K  
{ G|<]Ma9x  
public override void Play() b,z R5R^D;  
{ ;;D% l^m+  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 6_pDe  
} Xk 5oybDI  
} @_G` Ok4  
rK*hTjVn  
public class WAV:AudioMedia rrW! X q  
{ !Jh*a *I}  
public override void Play() 'et(:}i  
{ q`h7H][(A  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); WvIK=fdZ$  
} x0y% \  
} #^"hqNwA  
(}VuiNY<3  
public class MediaPlayer Cb+P7[X-  
{   7^`RP e^a+  
  //根据需要完成任务的单向分派 YAX #O\,  
public void Play(AudioMedia media) Y#GT*V  
{   (Be$$W  
  media.Play(); J!ln=h  
} |Tj`qJGVw  
} L;L2j&i%v)  
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)。 9Kq<\"7Bmz  
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。 2#,8evH  
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: =mDy@%yx!  
public abstract class VideoMedia oM/B.U2a  
{ kOo>Iy  
public abstract void Play(); _a?wf!4>P  
} Q1]V|S;)X  
&;'w8_K"^  
public class RM:VideoMedia W,0KBkkp  
{ 9)8*FahW  
public override void Play() R:SIs\%o  
{ wn&[1gBxM  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); DX]z=d)tc  
} H0 {Mlu9  
} 4Sd+"3M  
1uK)1%vK  
public class MPEG:VideoMedia NdaVT5RB  
{ _:oMyK'  
public override void Play() cL-6M^!a  
{ c%o5 E%  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); _Y}^%eFw  
} ?z*W8b]'  
} yYVW"m  
}])G Q@  
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~7p^i}  
  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: <FMuWHY  
,C5@ P+A  
public interface IMedia eh8<?(eK  
{ 0Og/47dO.2  
void Play(); o{s4.LKK  
} Z&2 &wD  
PQr#G JG7  
public abstract class AudioMedia:IMedia UMnR=~.  
{ 3<V.6'*k  
public abstract void Play(); ]9!Gg  
} G <}7vF  
Vs2v j  
public abstract class VideoMedia:IMedia krnvFZRTQ  
{ <v1_F;{n  
public abstract void Play(); EBN]>zz  
} BV_a-\Sa=  
#d7)$ub  
这样再更改MediaPlayer类的代码: r;@:S~  
public class MediaPlayer LIm$Wl1U  
{   S^_JC  
public void Play(IMedia media) x`j_d:C~G  
{   ur,V>J<5A  
  media.Play(); gK]T}  
} D*<8e?F  
} dja9XWOg  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 X"]mR7k  
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。 '6Rs0__  
  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。 z. Ve#~\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #UP,;W  
{ b*$o[wO9  
IMedia media = null; -NI@xJO4(;  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) &**.naSo  
{ DU*Hnii  
  case ("mp3"): exa}dh/uC  
    media = new MP3(); (RI>aDG RH  
    break; Lt#:R\;&  
        //其它类型略; }K qw\]`  
  case ("rm"): A=@V LU4%  
    media = new RM(); }VJ hw*s  
    break;   Ezo" f  
  //其它类型略; kG~ivB}x  
} "X!_37kQ  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); J}93u(T5  
player.Play(media); ~h~r]tV*+  
} &El[  
g tSHy*3]  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 PhI{3B/  
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。 123-i,epg  
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。 42H#n]Y  
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。 -qr:c9\px  
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{Y{ $Q  
public interface IMediaFactory oG U.U9~!  
{ o 2$<>1^  
IMedia CreateMedia(); |<5J  
} ~T{d9yNW1  
_ 3-,3ia  
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: ~"hAb2  
public class MP3Factory:IMediaFactory 'ra_Zg[j  
{ OHXeqjhy  
public IMedia CreateMedia() @b(gjOE  
{ YC+ZVp"v  
  return new MP3(); hKH Q!`&v  
} A`mf 8'nTG  
} yp7,^l  
//其它工厂略; Phjf$\pt  
|7 W6I$Xl  
public class RMFactory:IMediaFactory >O[^\H!\  
{ ]mDsUZf<  
public IMedia CreateMedia() #|2g{7 g*  
{ o2t@-dNi  
  return new RM(); 4$#ia F  
} 9Y*VzQE  
} kA->xjk  
//其它工厂略; DNTRLIKa  
34&$_0zn  
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。 '@1Qx~*]e  
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: B3i=pcef  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) [~rk`  
{ ,L;c{[*rh  
IMediaFactory factory = null;  MYW 4@#  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) OYCFx2{  
{ ,4?|}xg  
  //音频媒体 hJL0M!  
  case ("mp3"): u8)r W  
    factory = new MP3Factory(); ;z=C^'  
    break; :8/M6-EK  
  //视频媒体 OW5|oG  
case ("rm"): Y)-)NLLG;n  
    factory = new RMFactory(); P+ h<{%:*  
    break;   l2_E6U"  
  //其他类型略; PT5ni6  
} fn"jYSy  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); E*#60z7F  
player.Play(factory.CreateMedia()); "NI>HO.U  
} SGT-B.  
"}Sid+)<  
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。 f0s<Y  
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: ^IegR>  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) OA5md9P;d  
{ T;vPR,]rz  
IMediaFactory factory = null; &JzF   
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) k>@^M]%  
{     MyS7AL   
  case ("mp3"): lKD<  
    factory = new MP3Factory(); mf_ 9O  
    break; L.~]qs|G/K  
    //其他类型略; 7D1`^,?  
  case ("rm"): X0J]6|du.  
    factory = new RMFactory(); mJ#B<I'  
    break;   j~<iTLM  
  //其他类型略; 4)S?Y"Bs  
} 70l;**"4  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ~$`YzK^*X  
media.Play(); p!5JO4F$  
} D +%k1  
 /o3FK  
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。 y8 u)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。 < $/Yw   
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 sA7K ;J})  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: }u$a PS<$!  
/3HWP`<x  
<appSettings> [T&y5"@  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> m##z  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ^)K[1]"uM  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> /bj`%Q.n  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> (E]K)d  
</appSettings> IpVwnNj!}  
pt;Sk?-1  
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: Gb)iB  
private void InitMediaType() Ud?d.  
{ ~.=!5Ry  
cbbMediaType.Items.Clear(); z.F+$6  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) [==Z1Q;=  
{ ]3cf}Au  
    cbbMediaType.Item.Add(key); SCC/ <o  
} $ }bC$?^  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; *j;r|P;g  
} YuW\GSV00  
g?Ty5~:lq  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: YQd&rkr  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) bI0+J)  
{ &:{yf=  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); CAObC%  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); {Ao^3vB  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; OehB"[;+  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, hA19:H=7R0  
factoryDllName).Unwrap(); m!>'}z  
IMedia media = factory.CreateMedia(); v=^)`C6Ma  
media.Play(); yxq!. 72  
} X-^Oz@.>  
8o!^ZOmU<  
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。 y#W8] <dS"  
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: :fQ*'m,  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 aWK7 -n  
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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