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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) 'U`;4AN  
gOW8 !\V  
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。 |K-`  
一、传统过程化设计思想 -]D/8,|s  
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: VHl1f7%@H  
public class MediaPlayer A%$~  
{   $8HiX6r  
private void PlayMp3() btq 4diW  
{ |Rhqi  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Q% d1n*;+  
} i 61k  
4:N*C7 P  
private void PlayWav() c-Yd> 4+ 1  
{ #eJ<fU6Da  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ^V96l Kt/  
} hEsi AbTyF  
{)!>e  
public void Play(string audioType) +FqE fY4j  
{   FN=WU< 5  
  switch (audioType.ToLower()) $GGaR x  
  { lG94^|U  
    case ("mp3"): A( vdlj  
    PlayMp3(); N 1Ag .  
    break; 6b'.WB]-  
    case ("wav"): >,]8iMh  
    PlayWav(); foQo`}"5  
    break;       (uDd_@a9t  
  }   vI5lp5( -3  
} * zyik[o  
} )hj:Xpj9#  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 6:Z8d%Z  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 tLfhW1"  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! Cgh84 2%  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 NE8W--Cg|  
二、面向对象设计思想 tB,(12@W  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! GjHR.p?-  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: q=BljSX  
public class MP3 !@8i(!xb  
{ T+$H[ &j  
public void Play() }F_c0zM  
{ KbvMp1'9P  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); zN|k*}j1J  
} SFDTHvXu#_  
} RLnL9)`W  
!+^'Ej)z  
public class WAV %60 OS3  
{ 0C/ZcfFU~  
public void Play() N6}/TbfAR  
{ jj2\;b:a0  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ;' uQBx}  
} !#O [RS  
} Hn(1_I%zF  
wLXJ?iy3  
Public class MediaPlayer U"p</Q  
{ V\<2oG  
  switch (audioType.ToLower()) X4!7/&  
  { Rxd4{L )n  
    case ("mp3"): VoZ{I{>|  
        MP3 m = new MP3(); qVE0[ve  
    m.Play(); @q/g%-WNz  
    break; Q[7i  
    case ("wav"): PLc5m5  
    WAV w = new WAV(); D @*<O=_D(  
w.Play(); f;zNNx< ;  
    break;       m3lz#Pm'0  
  } r%ES#\L6+|  
}   @>(KEjQTz  
  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。 - Fbp!*. u  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 67& hXIp  
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。 &S*~EM.l8  
public class AudioMedia ,=m.WmXE  
{ Jd>~gA}l  
public void Play() s51$x M  
{ J @"#  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); :V)jm`)#+  
} /^BC Qaj  
} =79R;|5  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 Z,38eQpM  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: 0d9z8y  
public abstract class AudioMedia -Qn7+?P  
{ ]19VEH  
public abstract void Play(); 2L^)k?9>g+  
} {G:y?q'z  
&oS$<  
public class MP3:AudioMedia _]>1(8_N  
{ YzI;)  
public override void Play() D%YgS$p[M$  
{ MCT1ZZpPr  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); G-Tmk7m  
} |HAJDhM,l  
} s3Vb2C*  
XWp8[Cx s  
public class WAV:AudioMedia Iv6 q(c  
{ ^[tE^(|T  
public override void Play() YZBh}l6t  
{ kW g.-$pp  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); (8JU!lin  
} 5G* cAlU  
} } p'ZMj&  
;hX(/T  
public class MediaPlayer }Q/onB t  
{   fSuykbZ  
  //根据需要完成任务的单向分派 7Gc{&hp*  
public void Play(AudioMedia media) \c}(rqT  
{   >d2Fa4u3  
  media.Play(); 5~JT*Ny  
} H$(bSw$  
} ;<AcW.jx  
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)。 EiW|+@1  
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。 /fr>Fd  
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: u]J@65~'b  
public abstract class VideoMedia *x"80UXL  
{ #.bW9j/  
public abstract void Play(); $"^K~5Q  
} qos7u91z  
u*l|MIi6J  
public class RM:VideoMedia p~qe/  
{ Z'JS@dV  
public override void Play() B[t^u\Fk  
{ TC\+>LXiZ  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 9t"Rw ns  
} |W">&Rb<t#  
} @c3xUK   
%z><)7  
public class MPEG:VideoMedia iQwQ5m!d &  
{ yGZsNd {a&  
public override void Play() OU[<\d  
{ *U?O4E9  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); NB"S ,\M0  
} S\ k<  
} l90mM'[  
(jgk! 6  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 Ej(J j\  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: &XP(D5lf`B  
Bh>L"'.2  
public interface IMedia A=Wg0eYy\  
{ dj0; tQ=C  
void Play(); tMIYVHGy  
} ]A#lV$  
!>8~R2  
public abstract class AudioMedia:IMedia RK>Pe3<  
{ K7+yU3  
public abstract void Play(); BM%wZ: s  
} h+f>#O+:  
E9HMhUe  
public abstract class VideoMedia:IMedia > VG  
{ H",B[ YK  
public abstract void Play(); AZtS4]4G)  
} a|aVc'j  
bLgH3[{  
这样再更改MediaPlayer类的代码: kNEEu! G  
public class MediaPlayer Lsmcj{1d  
{   ^PksXfk  
public void Play(IMedia media) nV;'UpQw  
{   RgE`Hr  
  media.Play(); "/#JC} ]  
} DDg\oGLp  
} *sho/[~_  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 'Wonz<{'  
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。 UkV?,P@l  
  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。 (C2 XFg_  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Nk`UQ~g$  
{ BT$p~XB  
IMedia media = null; n/H OP  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) \{,TpK.  
{ W .7rHa  
  case ("mp3"): {|+Y;V`  
    media = new MP3(); GP|=4T}Bf  
    break; R$awgSE  
        //其它类型略; IP~!E_e}\  
  case ("rm"): Nkdv'e\  
    media = new RM(); =8kmFXo  
    break;   US6_5>/  
  //其它类型略; pMc6p0  
} yC,/R371k  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); WeI+|V$  
player.Play(media); |D3u"Y!:^  
} (JhX:1  
N0U/u'J!g  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 #Ondhy%h[  
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。 )Nv1_en<!  
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。 VSj!Gm0LB  
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。 }2A6W%^>]  
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: [&Xp]:M'D  
public interface IMediaFactory "(koR Q  
{ fn#8=TIDf  
IMedia CreateMedia(); .p`4>XA  
} D7ex{SVA)  
$6QIYF""  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: _B4&Fb.  
public class MP3Factory:IMediaFactory GN.O a$  
{ |Lq8cA)|y  
public IMedia CreateMedia() o<2GtF1"o  
{ zd?@xno  
  return new MP3(); J( }2Ua_  
} @u3`lhUcT  
} 6Z/`p~e  
//其它工厂略; ;`9f<d#\  
1C[9}}  
public class RMFactory:IMediaFactory &dtk&P{  
{ <G"cgN#]  
public IMedia CreateMedia() bRC243]g*A  
{ @nxo Bc !P  
  return new RM(); #u<Qc T@  
} bIKg>U'5d  
} ]m]`J|%i  
//其它工厂略; bP,<^zA|X  
r@r%qkh(.@  
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。 0r]n 0?x  
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: 0QQss  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) <?jd NM  
{ 93-Y(Xx)bY  
IMediaFactory factory = null; ~m%[d. }e  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) yev!Nw  
{ Vla,avON  
  //音频媒体 X/]@EF  
  case ("mp3"): C2LPLquD+  
    factory = new MP3Factory(); ~PQ.l\C  
    break;  K +7  
  //视频媒体 H/8^Fvd  
case ("rm"): ]5W$EvZ9)  
    factory = new RMFactory(); ?M2(8 0  
    break;   ;#B(L=/  
  //其他类型略; )cf i@-J+#  
} myx/|-V"F  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); !Jg;%%E3:i  
player.Play(factory.CreateMedia()); (Guzj*12  
} 4" @<bKx  
wAMg"ImJ  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 (5a73%>@  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: a|ftl&uk  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 6*8Wtq  
{ vr!J3H f  
IMediaFactory factory = null; 91 jRIB  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Y~~Dg?e  
{     9#LMK 1ge  
  case ("mp3"): ,'NasL8?We  
    factory = new MP3Factory(); .^YxhUH,G  
    break; p_r`"  
    //其他类型略; 337.' |ZE  
  case ("rm"): ROO*/OOd  
    factory = new RMFactory(); ?7{U=1gb$  
    break;   5Z=4%P*I  
  //其他类型略; *% -<Ldv  
} .soCU8i3  
IMedia media = factory.CreateMedia(); n `j._G  
media.Play(); QxT'\7f  
} ~C-Sr@ a?/  
*miG<  
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。 hW7u#PY  
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。 S :HOlJze  
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。 :]"5UY?oF  
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: OY*y<>  
4^_6~YP7  
<appSettings> 8&QST!JGSX  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> C|{Sj`,XG  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> R!VfTAv  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> :cpj{v;s  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> $+eeE  
</appSettings> 37bMe@W  
68%aDs  
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: *4O=4F)x  
private void InitMediaType() dQX-s=XJ  
{ D{9a'0J  
cbbMediaType.Items.Clear(); egmUUuO  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) gqaM<!]  
{ u#05`i:Z  
    cbbMediaType.Item.Add(key); !_glZ*tL  
} $C16}^  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; g`EZLDjt  
} w0QtGQ|  
rcnH^P  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: _K5<)( )  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) bC&A@.g{  
{ / "m s  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ci,(]T +!  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); e8,_"_1 :F  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; lH fZw})d  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, gt4GN`-k  
factoryDllName).Unwrap(); FlO?E3d  
IMedia media = factory.CreateMedia(); o.s'0xP]  
media.Play(); /08FV|tX)  
} 2:LUB)&i  
>}k*!J|  
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。 !&)X5oJ  
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: " <bjS  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 =dm9+ff  
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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