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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) Jmf&&)p  
GasIOPzK  
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。 d;:+Xd`  
一、传统过程化设计思想 b0tr)>d  
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: ;-n+=@]7  
public class MediaPlayer mxq'A  
{   3Q~ng2Wv%  
private void PlayMp3() puL1A?Y8UM  
{ |0B h  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); bf'@sh%W  
} /AjGj*O  
Q6RBZucv  
private void PlayWav() kE UfQLbn  
{ Ca*^U-  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); #J, `a.  
} JdfjOlEb  
9W 5vp:G  
public void Play(string audioType) E{_p&FF  
{   jv5p_v4%O  
  switch (audioType.ToLower()) u(\b1h n  
  { #8%Lc3n  
    case ("mp3"): . ?[2,4F;  
    PlayMp3(); ^B1Q";# B^  
    break; +*DXzVC  
    case ("wav"): U"aFi  
    PlayWav(); BB|w-W=Kd  
    break;       + 3aAL&  
  }   4rw<C07Z  
} ^WVH z;  
} (4>k+ H  
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。 j Bl I^  
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。 +g/y)]AP  
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! |B;:Ald  
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。 V!DQ_T+a  
二、面向对象设计思想 Fj7cI +  
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! (m-(5 CaJ  
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: D5]T.8kX(7  
public class MP3 My5h;N@C  
{ BQ)zm  
public void Play() pI( OI>~3  
{ )4D |sN  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); AHIk7[w  
} yw{GO([ZQ  
} _Sosw|A  
P,j)m\|  
public class WAV [L{q  
{ @2L+"=u#  
public void Play() m.&z:`x[  
{ 3EI$tP@4  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); U9SByqa1  
} ]Yp;8#:1  
} `CUTb*{`  
}RO Cj,|  
Public class MediaPlayer [_^K}\/+  
{ ,~hvFTJI  
  switch (audioType.ToLower()) &+xNR2";  
  { =BMON{K  
    case ("mp3"): ]pzf{8%  
        MP3 m = new MP3(); f]qP xRw  
    m.Play(); {3i.U028]  
    break; 0AZ Vc  
    case ("wav"): ido'<;4>  
    WAV w = new WAV(); ?N~rms e  
w.Play(); 2LiJ IO8N  
    break;       lOCMKaCD  
  } 'hf#Q9W5  
}   l <Tkg9  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 =d!3_IZ  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) \uc]+nV!o  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 Ww{bh -nyq  
public class AudioMedia [W ,Ej  
{ i ?%;s5<  
public void Play() d!D#:l3;  
{ >KNiMW^V  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); X"z^4?Aj+  
} A% -*M 'J  
} 0B>hVaj>-  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 @dvlSqm)  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: 2y>~<S  
public abstract class AudioMedia D. fP Hq  
{ i/6(~v  
public abstract void Play(); bz[U<  
} _rdEur C6  
FMc$?mm  
public class MP3:AudioMedia ^a0{"|Lq  
{ }u5/  
public override void Play() hbl:~O&a/  
{ H{x'I@+  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); % r`hW \4{  
}  TTZb.  
} C*a>B,H  
]u?|3y^ (  
public class WAV:AudioMedia  _/;vsQB  
{ ve49m%NQ  
public override void Play() bJ4})P&  
{ *P7 H=Yf&  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); h64<F3}  
} @SjISZw_  
} z\Hg@J&#  
3yX^93  
public class MediaPlayer r5M {*  
{   i882r=TE3  
  //根据需要完成任务的单向分派 <~@}r\  
public void Play(AudioMedia media) LUc!a4i"fO  
{   5Tag-+  
  media.Play(); iH<:wLY&J  
} J&CA#Bg:w  
} }`ox;Q  
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)。 Z@2^> eC  
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。  O{R)0&  
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: B5{ wSr  
public abstract class VideoMedia >r1cW7  
{ /'' |bIPa  
public abstract void Play(); "4NcszEN  
} @{P<!x <Q  
>o9tlO)  
public class RM:VideoMedia mE=%+:o.  
{ mhVdsa  
public override void Play() [1nfSW  
{ $ @g\wz  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); He vZ}.  
} S3 12#X(%  
} (yA`h@@WS  
v7gs $'Q  
public class MPEG:VideoMedia o9\J vJk  
{ f@yInIzRJ  
public override void Play() WVyk?SBw  
{ VUnO&zV{  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); _^w&k{T  
} {P')$f)  
} *lyy|3z  
(SGX|,5X7  
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。 7IkNS  
  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: Y\75cfD  
TS4Yzq,f  
public interface IMedia _}+Aw{7!r  
{ 0"}qND  
void Play(); dyWj+N5(  
} q>|&u  
"QSmxr  
public abstract class AudioMedia:IMedia " b3-'/ &  
{ WN#S%G:Q)  
public abstract void Play(); U/}YpLgdD  
} 0OCmyy  
PtsQV!  
public abstract class VideoMedia:IMedia RGEgYOO  
{ +*uaB  
public abstract void Play(); 9UDanj P  
} \.ukZqB3 0  
rf?%- X(V  
这样再更改MediaPlayer类的代码: pLj[b4p9  
public class MediaPlayer *I]/ [d  
{   +2xgMN6B@  
public void Play(IMedia media) 9Xl[AVs:M  
{   sE^ee2]OI@  
  media.Play(); B 703{k  
} sU Er?TZ  
} &_cH9zw@  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 HOt,G _{  
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。 Gb!R>WY  
  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。 8ShIn@|32  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) IC"Z.'Ph  
{ ^+p7\D/E(  
IMedia media = null; MHj RPh  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())   6a}  
{ GHNw.<`l?  
  case ("mp3"): }fO+b5U  
    media = new MP3(); 2ieyU5q7#  
    break; @cB7tY*Ski  
        //其它类型略; w.VjGPp  
  case ("rm"): "hi d3"G  
    media = new RM(); AjVX  
    break;   e dTFk$0  
  //其它类型略; a\-AGG{2/X  
} =E.!Ff4~(  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); MB7`'W  
player.Play(media); %lq[,6?>5  
} 9Js+*,t  
w)N~u%  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 :a/l9 m(  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 O NVhB  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 y%Rq6P=4Q  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 ^XX_ qC'1  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: &NKb},~  
public interface IMediaFactory 3D;?X@  
{ mqtX7rej  
IMedia CreateMedia(); ]f{3_M[  
} HmiG%1+{A  
4mjlat(d  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: v}LI-~M>U  
public class MP3Factory:IMediaFactory : &bJMzB  
{ qCkC 2Fy(  
public IMedia CreateMedia() A^ofs*"Y  
{ "%}24t%  
  return new MP3(); S=}1k,I  
} _?> x{![  
}  8 X Qo  
//其它工厂略; {o SdVRI  
U ,NGV0  
public class RMFactory:IMediaFactory YdDP;, DA  
{ fUMjLA|*I<  
public IMedia CreateMedia() GQ(*k)'a  
{ \sz*M B  
  return new RM(); C(8VXtx_  
} cgnMoBIc  
} jB<B_"  
//其它工厂略; oN2#Jh%dH  
xkCM*5:  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 /!?b&N/d)  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: EHy15RL  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) D V\7KKJE  
{ qjObu\r  
IMediaFactory factory = null; ~R&rQJJeJ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) :.9Y  
{ U&i#cF   
  //音频媒体 Z`_x|cU?J  
  case ("mp3"): Y'{}L@"t  
    factory = new MP3Factory(); tD*k   
    break; Mw3$QRM  
  //视频媒体 fMIRr5  
case ("rm"): k%3)J"|/  
    factory = new RMFactory(); IL go:xQ  
    break;   #{*5rKiL  
  //其他类型略; 5,-g^o7  
} )DmydyQ'  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); }uNj#Uf  
player.Play(factory.CreateMedia()); mqHcD8X  
} wPEK5=\4Ob  
mv>0j<C91  
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。 mPU}]1*p  
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: @F] w]d  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) SwsJ<Dq^z  
{ wFF,rUV  
IMediaFactory factory = null; 3?K+wg s  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) :zX^H9'E<(  
{     A!,c@Kv 3  
  case ("mp3"): tm/=Oc1p  
    factory = new MP3Factory();  )ut$644R  
    break; -RJ~Sky[  
    //其他类型略; =igTY1|af  
  case ("rm"): ^vxx]Hji  
    factory = new RMFactory(); ,,H;2xYf  
    break;   F!3p )?  
  //其他类型略; O1UArD  
} R%4Yg(-Q  
IMedia media = factory.CreateMedia(); @ <3E `j'p  
media.Play(); L[ZS17 ;*  
} oi]XSh[_s  
gzlxkv-F{  
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。 O&MH5^I  
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。 c(uD kX  
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。 }W@refS  
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: #8sy QWlG  
=@ acg0  
<appSettings> -<g[P_#  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> e`co:HO`#  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> e/cHH3 4  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> `+T 2IPN  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> <o9AjASv\,  
</appSettings> $@@ii+W}\  
:-O$rm  
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: 'j*Q   
private void InitMediaType() bfpeK>T  
{ 3b\s;!  
cbbMediaType.Items.Clear(); ;e*okYM  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) c&1_lI,tH  
{ (V&8 WN  
    cbbMediaType.Item.Add(key); pj<aMh  
} 2Y%7.YX"  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; lX%-oRQ/os  
} { TI,|'>5[  
+_ /ys!  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: L){V(*K '  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) c]Gs{V]\  
{ 2z*}fkJ  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Z'`\N@c#  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); <p CD>  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; `*[\b9>  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, )^BZ,e  
factoryDllName).Unwrap(); f,i2U|1pbj  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 1X2|jj  
media.Play(); kkfBVmuW  
} k-a1^K3  
|JR`" nF`  
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。 `k>C%6FG$#  
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: g)\Tex<  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 Op8Gj  `  
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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