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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) :c/54Ss~  
/*#o1W?wQZ  
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。 jYp!?%!  
一、传统过程化设计思想 ?%6oM  
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: 4zyQ"?A~  
public class MediaPlayer 1iF=~@Nz_  
{   m]n2wmE3n  
private void PlayMp3() =~;~hZj  
{ .a@12J(I  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); V%8(zt  
} mUg :<.^  
^%7(  
private void PlayWav() ]rv\sD`[  
{ ! 6(3Y  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); qZd*'ki<  
} `Z;Z^c  
'[ #y|  
public void Play(string audioType) u9"=t  
{   7P<VtS  
  switch (audioType.ToLower()) h&'|^;FM  
  { l'"nU6B&  
    case ("mp3"): >Z!!`0{  
    PlayMp3(); P73GH  
    break; qX@e+&4P0  
    case ("wav"): 99=~vNn  
    PlayWav(); %/A>'p,~  
    break;       c>LP}PGk  
  }   &>\;4E.O5  
} *V2;ds.~  
} p~w] ~\  
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。 <st<oR'  
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。 5Y *4a%"  
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|eqQ+(A  
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。 a`' >VCg  
二、面向对象设计思想 ozRO:*51  
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! +YvF+E  
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: #tV1?q  
public class MP3 On*I.~  
{ ga +, P  
public void Play() ]d1'5F][H  
{ 9 5,]86  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); V#ELn[k  
} Vgj#-7bdyi  
} j.&dHtp  
t(3f} ?  
public class WAV 2_wue49-l  
{ e4z~   
public void Play() 6&$.E! z  
{ $'V^_|EL7  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 0b{jox\!B  
} ps<E f  
} .)tv'V/  
Al^tM0T^  
Public class MediaPlayer A$@;Q5/2  
{  Fe!MA  
  switch (audioType.ToLower()) 8$}<4 `39  
  { NVM_.vL  
    case ("mp3"): Y+"1'W  
        MP3 m = new MP3(); C!+D]7\j  
    m.Play(); @7nZjrH  
    break; 63 oe0T&  
    case ("wav"): 5=?P 6I_$G  
    WAV w = new WAV(); ZO%^r%~s  
w.Play(); 5k0iVpjQ  
    break;       _m9k2[N!  
  } bY P8  
}   AY52j  
  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。 IS]A<}j/-  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) HUx`RX0>  
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。 b=EI?XwJ  
public class AudioMedia N?qETp-:  
{ _x.2&S89  
public void Play() *HD(\;i-$  
{ M`&t=0D  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); -PPwX~;!  
} Z,)H f  
} }eLApFHEDg  
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)。 GKoYT{6  
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: |XB<vj07G  
public abstract class AudioMedia ql@2<V{  
{ 'UX^]  
public abstract void Play(); eX$KH;M  
} S>dHBR#AD  
V48_aL  
public class MP3:AudioMedia gCg hWg{S  
{ ]H/,Q6Q  
public override void Play() pb97S^K[  
{ UCVYO. 9"  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); WR #XPbk  
} lR %#R  
} &4OJJ9S  
=aVvv+T  
public class WAV:AudioMedia 7]rIq\bM  
{ V(TtOuv  
public override void Play() k1z`92"  
{ (1CP]5W  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 5~h )pt47  
} C|]c#X2t3  
} ajycYk9<m  
}uDpf0;^  
public class MediaPlayer Cj>HMB}  
{   Zz} o  t  
  //根据需要完成任务的单向分派 &n1Vv_Lb  
public void Play(AudioMedia media) [k 7HLn)  
{   8U@f/ P  
  media.Play(); o`CM15d*7o  
} % f;v$rsZ  
} HB )+.e  
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)。 "[ S[vkI  
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。 7X( 2SI3m  
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: 7u"Q1n(h/  
public abstract class VideoMedia 4S42h_9  
{ $'\kK,=  
public abstract void Play();  GAfc9  
} sNx_9pJs4  
jga; q  
public class RM:VideoMedia (*A@V%H  
{ 1HO;~NJ]m  
public override void Play() 2(d  
{ @|(cr: (=H  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); X8tPn_`x  
} h>V6}(~;.  
} l=xG<)Okb  
c7+6[y DVE  
public class MPEG:VideoMedia wbWC &X.  
{ ll5;09  
public override void Play() P'h39XoZ  
{ JcRxNH )<"  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); >4ex5  
} <Ch9"1f3,  
} UovN"8W+  
YAXd   
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 FtJaX])b  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: !Mw/j`*  
,xU#uyB  
public interface IMedia vs8[352  
{ E0qJ.v  
void Play(); 3sV$#l P  
} &7'=t6  
F+Kju2  
public abstract class AudioMedia:IMedia T ?Om]:j  
{ 7s%D(;W_Mo  
public abstract void Play(); uyEk1)HC  
} Dh^l :q+c  
7y^)n<'co  
public abstract class VideoMedia:IMedia npeL1zO-$  
{ @~gPZm  
public abstract void Play(); d%}?%VH  
} 4(, .<#  
GQg 2!s(  
这样再更改MediaPlayer类的代码: y={ k7  
public class MediaPlayer W.4R+kF<  
{   "#Z e3Uy\  
public void Play(IMedia media) &DGqY5=  
{   G!`%.tH  
  media.Play(); =X(N+(1~  
} 'sAkrl8kt  
} yuC"V'  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 `/1rZ#  
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:) 4  
  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。 nGGw(6c%>  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) VP< zOk7  
{ 6MOwn*%5k  
IMedia media = null; 2L^/\!V#  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) e3n^$'/\r  
{ &LM@xt4"^[  
  case ("mp3"): \ MuKS4  
    media = new MP3(); #HL$`&m  
    break; EE09 Er %\  
        //其它类型略; X,@nD@  
  case ("rm"): >#dLT~[\a  
    media = new RM(); 3^Is4H_8  
    break;   tY#&_%W  
  //其它类型略; #}.{|'L  
} R;AcAJ;  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); lYe2;bu  
player.Play(media); @}jg5}  
} &pl)E$Y  
<.g)?nj1  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 <Y /3U  
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。 5<X"+`=9  
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。 >l}v _k*~B  
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。 L7- JK3/E  
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: 3q'nO-KJ  
public interface IMediaFactory ral=`/p  
{ [*K9V/  
IMedia CreateMedia(); gs}&a3d7k  
} #U'}g *  
H^*[TX=#[  
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: *#p}FB2H#  
public class MP3Factory:IMediaFactory j}lne^ h  
{ 7.{+8#~nV  
public IMedia CreateMedia() zKk=R6w  
{ _0[s]  
  return new MP3(); QBmARQ  
} aIT0t0.  
} q8_E_s-U,  
//其它工厂略; p8]XNe  
6I~M8Lo ;  
public class RMFactory:IMediaFactory NWwKp?  
{ `-s]d q  
public IMedia CreateMedia() |@rf#,hTDp  
{ .4 NcaMj  
  return new RM(); PtPx(R3  
} xxGQXW  
} &B8x0 yi  
//其它工厂略; EP4?+"Z  
MG&vduu  
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。 Cjt].XR@  
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: j~rW 2(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Q&$2F:4f&  
{ xE_~.EoB  
IMediaFactory factory = null; </9c=GoJ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) MR,>]| ^  
{ |I]G=.*E  
  //音频媒体 c -~i=C]  
  case ("mp3"): =585TR; V  
    factory = new MP3Factory(); 9u^za!pE  
    break; (<`> B  
  //视频媒体 M;g"rpM  
case ("rm"): *ax&}AHK[/  
    factory = new RMFactory(); }uD*\.  
    break;   ZDK+>^A)  
  //其他类型略; "2!5g)iO  
} q.hpnE~#lh  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); s z7<u|  
player.Play(factory.CreateMedia()); {Y+e|B0  
} 4\U"e*  
}P!:0w3  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 ?S)Pv53>}  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: 4fL>Ou[YuX  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) TD;u"  
{ Fyz1LOH[X  
IMediaFactory factory = null; d^Cv9%X  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) &x.5TDB>%  
{     .4z_ohe  
  case ("mp3"): ^6UE/4x!y  
    factory = new MP3Factory(); pmUC4=&e  
    break; &)Vuh=  
    //其他类型略; T~lHm  
  case ("rm"): % y` tDR  
    factory = new RMFactory(); #cl|5jm+m#  
    break;   IjPt JwW`A  
  //其他类型略; Y,KSr|vG  
} q\s>Oe6$  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 1N.weey}W  
media.Play(); 27JZwlzZ  
} i:R_g]  
i1qmFvksl  
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。 utdus:B#0  
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。 0d,&)  
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。 |@D%y&  
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: 0VgsV;  
 *% ]&5  
<appSettings> |'k7 ;UW  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> jjoyMg95  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> n7#}i2:  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> R4f_Kio  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> G7#<Jo<8  
</appSettings> xCU pMB7  
?D M!=.]  
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: |dqAT.  
private void InitMediaType() K}dvXO@=|c  
{ C%P"\>5@  
cbbMediaType.Items.Clear(); x*_'uPo S  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) &K"qnng/y  
{ O3L:v{Kn  
    cbbMediaType.Item.Add(key); GZiN&}5e  
} K{G\=yJ((  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; " V4ru&a  
} covK6SH  
y $>U[^G[  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 5F5)Bh  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 8}OII\  
{ [@/x  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); .Nd_p{   
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 78zwu<ET  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; y=e|W=<D&  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, *edhJUT  
factoryDllName).Unwrap(); Z=144n 1  
IMedia media = factory.CreateMedia(); G8 CM  
media.Play(); JN<u4\e{-&  
} X./7b{Pax  
'CjcFP  
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。 LeXkl=CC  
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: Cbr>\;sc2Z  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 *46hw(L  
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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