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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) < jF<_j  
[sBD|P;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。 t$J-6dW  
一、传统过程化设计思想 <G={V fr  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: Y9N:%[ :>W  
public class MediaPlayer (;N_lF0  
{   0ro+FJ r  
private void PlayMp3() a/1{tDA  
{ X9J^Olq  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); -oj@ c OZ  
} ;_!;D#:  
?a% u=G  
private void PlayWav() ?(z3/ "g]  
{ |NqQKot1  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); lz>hP  
} "F&uk~ b$  
827N?pU$)  
public void Play(string audioType) o,L!F`W  
{   WW.=>]7;  
  switch (audioType.ToLower()) 6 S8#[b  
  { [(hENX}o :  
    case ("mp3"): 4Hw8w7us:  
    PlayMp3(); (`&g  
    break; #X+)  
    case ("wav"): YL]x>7T~4t  
    PlayWav(); /D12N'VaE  
    break;       VCIG+Gz  
  }   DIY WFVh  
} s$Mj4_p3l  
} YAO0>T<F  
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。 97lwPjq  
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。 Kf*+Ilq%L  
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! *-7O| ''  
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。 `WVQp"m  
二、面向对象设计思想 R[b?kT-%  
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! AbB%osz}Ed  
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: @m6E*2Gg  
public class MP3 +.=a R<Q  
{ kciH  
public void Play() `k+k&t  
{ y(HR1v Q;Z  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); e>[QF+e)y  
} %}@^[E)  
} &\A$Rj)  
j JW0a\0  
public class WAV x|Dj   
{ S}>rsg!  
public void Play() lp6GiF  
{ 7Y-GbG.'  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); i<l)To-  
} g$ h!:wW  
} X- zg  
_.j KcDf  
Public class MediaPlayer Gc>\L3u  
{ u+*CpKR}  
  switch (audioType.ToLower()) )gE:@ 3  
  { 5i0<BZDTef  
    case ("mp3"): bAgKOfT  
        MP3 m = new MP3(); q o'1Pknz  
    m.Play();  h /on  
    break; fQ<V_loP.@  
    case ("wav"): 'vXrA  
    WAV w = new WAV(); 7w9) ^  
w.Play(); b3Do{1BV  
    break;       E 0YXgQa  
  }  l)?c3  
}   ]5^u^  
  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。 "ey~w=B$M  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) `H\^#Zu  
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。 A&z  
public class AudioMedia : "UBeo<Z  
{  hHdC/mR  
public void Play() TO QvZ?_  
{ | #,b1|af  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); +!X^E9ra  
} $ _ gMJ\{  
} wJ{M&n1H  
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)。 >4;A (s`  
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: Ih.o;8PpK  
public abstract class AudioMedia Ji=E 1R  
{ N-suBRnW  
public abstract void Play(); -IPc;`<  
} J=() A+  
$v+g3+7  
public class MP3:AudioMedia X/?3ifP6I  
{ 3o6N&bQ b  
public override void Play() Qq5)|m  
{ ^K3{6}]  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Q?vGg{>  
} *'Ch(c:rtH  
} 7-)Y\D  
x;ujR<  
public class WAV:AudioMedia mWtwp-  
{ yHCBf)N7\  
public override void Play() hF6EOCY6D  
{ )4j#gHN\  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); &0M^UvO  
} 98x(2fCvF(  
} WFtxEIrl3j  
GX\/2P7CZ  
public class MediaPlayer " 4s,a  
{   (d_{+O"  
  //根据需要完成任务的单向分派 _,5(HETE2  
public void Play(AudioMedia media) p 3X>  
{   qV5ME #TJ  
  media.Play(); Rf7py)  
} ^}9Aq $R  
} [~ fJ/  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 vQztD _bX%  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 `6UW?1_Z5  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: 9hcZbM]  
public abstract class VideoMedia uRJLSt9m  
{ f ^z7K  
public abstract void Play(); (ZDRjBth[  
} xZBmQ:s',S  
e%"L79Of6)  
public class RM:VideoMedia ceAK;v o  
{ lv,<[Hw1  
public override void Play() < jfi"SJu  
{ 2U i)'0  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); {4UlJ,Z.n  
} x2;92I{5C,  
} RoP z?,u  
6Vi #O^>  
public class MPEG:VideoMedia iugTXZ(  
{ 'R= r9_%  
public override void Play() -]HO8}-Rjs  
{ !<@Zf4m  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 6 :J @  
} xj(&EGY:  
} \#  
(1*?2u*j  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 v@[MX- ,8  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: T5o9pm D  
R|`}z"4C  
public interface IMedia s\_ ,aI  
{ @r'8<6hVO  
void Play(); gZ:)l@ Wu  
} zS]Yd9;X1  
L Ktr>u  
public abstract class AudioMedia:IMedia  !1;DRF  
{ )N<>L/R  
public abstract void Play(); g;Bq#/w  
} #N wlKZ-  
Sw>AgES  
public abstract class VideoMedia:IMedia Rax}r  
{ 3%>"|Ye}A  
public abstract void Play(); "C%;9_ig$  
} o^2.&e+dQ  
n~k;9`  
这样再更改MediaPlayer类的代码: (yn!~El3  
public class MediaPlayer 'Q?nU^:F#  
{   IKH#[jW'IB  
public void Play(IMedia media) 5Tkh6s  
{   d'J))-*#UO  
  media.Play(); qVx0VR1:  
} *[k7KG2_U  
} _"Y;E  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 (WX,&`a<$  
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。 dyD =R  
  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。 %#Fd0L  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Y<I/y  
{ t :sKvJ  
IMedia media = null; 0 ; M+8  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) !Tr +:SM  
{ ' w!o!_T6  
  case ("mp3"): UeX3cD  
    media = new MP3(); kL{2az3"c  
    break; rU%\ 8T0f  
        //其它类型略; i` n,{{x&4  
  case ("rm"): [?yOJU%`  
    media = new RM(); +(QGlRd  
    break;   Lr V)}1&5  
  //其它类型略; /!uxP~2U  
} Rq<T2}K  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); eZk [6H  
player.Play(media); 7?dB&m6W  
} dq[j.Nmq  
JY~s-jxa  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 /k l0(='  
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。 \M'b %  
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@  
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。 \2*<Pq  
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: VrrCW/ o  
public interface IMediaFactory 1)X%n)2pr  
{  3_+-t5  
IMedia CreateMedia(); `[2nxP>w`  
} H'P1EZtq  
R4%!W~K  
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: &1 {RuV&t  
public class MP3Factory:IMediaFactory 4hr;k0sD  
{ #swzZyM$  
public IMedia CreateMedia() :OUNZDL  
{ .TSj8,  
  return new MP3(); z+C>P4c-y&  
} HJ:s)As  
} >| rID  
//其它工厂略; _A;jtS)SY  
% Lhpj[C  
public class RMFactory:IMediaFactory r*OSEzGUz  
{ r\.1=c#"bP  
public IMedia CreateMedia() u yzc"d i  
{ { %vX/Ek  
  return new RM(); ;lB%N t<,  
} &Ru|L.G`  
} 4t|ril``]  
//其它工厂略; Eo!1 WRruF  
e%afK@c  
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。 tK`sVsm>  
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: XTUxMdN  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) "@;q! B.qo  
{ j *Ta?'*  
IMediaFactory factory = null; (dLt$<F  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) O$V 6QJ  
{ @(,k%84z  
  //音频媒体 s =! y%  
  case ("mp3"): 'p80X^g  
    factory = new MP3Factory(); qH: ` O%,  
    break; \f}S Hh  
  //视频媒体 &HNJ '  
case ("rm"): 4/&Us  
    factory = new RMFactory(); ><mZOTn e;  
    break;   A|,\}9)4X[  
  //其他类型略; ce0TQ  
} nw+L _b  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 8$io^n\i  
player.Play(factory.CreateMedia()); |CexP^;!U  
} bN`oQ.Z 4  
hWf Jh0I  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 mqrP0/sN  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: Q.*qU,4);  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) MRwls@z=  
{ ; =ai]AYW  
IMediaFactory factory = null; nU-.a5  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) i/2OE&*O[  
{     O[+S/6uy  
  case ("mp3"): :bkACuaEn  
    factory = new MP3Factory(); |FHeT*"  
    break; "CapP`:  
    //其他类型略; I,(m\NalK  
  case ("rm"): 5?r#6:(yI  
    factory = new RMFactory(); @Kd1|K  
    break;   "WdGY*r  
  //其他类型略; bae .?+0[  
} @NWjYHM[`  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 2`Ub;Nn29  
media.Play(); S$HzuK\f  
} [ dpd-s  
9<I@}w  
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。 >9'G>~P~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。 ,A[40SZA  
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。 (C={/waJ  
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: G"T)+! 6t  
TR L4r_  
<appSettings> H$>D_WeJ  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> hZ Gr/5f  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ^>gRK*,  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> s3HwBA  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> [u;]J*  
</appSettings> >"q0"zrN,  
&?IOrHSv!  
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: .+t{o [  
private void InitMediaType() s-Q-1lKV,  
{ z9}rT<hy  
cbbMediaType.Items.Clear(); LzB)o\a  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ]:(>r&'  
{ :WIbjI=  
    cbbMediaType.Item.Add(key); $~`a,[e<  
} =24)`Lyb  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0;  TOdH  
} A)Wp W M  
"#z4  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: -l+ &Bkf  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) VI,z7 \  
{ C18pK8-  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); i;;CU9`E2q  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); dE!{=u(!i  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 0N$tSTo.-<  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, &Y%Kr`.h  
factoryDllName).Unwrap(); mq`N&ABO!K  
IMedia media = factory.CreateMedia(); v%n'_2J =^  
media.Play(); VQ5T$,&  
} v|t_kNX;v*  
g e)g?IP4  
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?dVwA  
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: =B4U~|k  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 M7^PWC  
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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