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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) UA~ 4O Q]  
+zLw%WD[l  
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-yk~F  
一、传统过程化设计思想 Os9 EMU$  
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: 4]p#9`j  
public class MediaPlayer ,:'JJZg@  
{   $-t@=N@vO?  
private void PlayMp3() nsVLgTbx  
{ jC}HNiM78  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); |sFd5X  
} { m{nCl)y  
{dRZ2U3  
private void PlayWav() #Oj yUQ,  
{ mPQT%%MF  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); wWf_d jd  
} tk h *su  
q I~*G3  
public void Play(string audioType) yoF*yUls^E  
{   sSGXd=":  
  switch (audioType.ToLower()) x6!Q''f7  
  { A:Gd F-;[  
    case ("mp3"): 9c,/490Q  
    PlayMp3(); =23@"ji@D  
    break; olxxs(  
    case ("wav"): ln8NcAEx  
    PlayWav(); P*|=Z>%[0  
    break;       , .;0xyc  
  }   OA\] |2 :  
} VMJaL}J]  
} ~Sm6{L  
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。 ]' Ho)Q  
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。 _$D!"z7i  
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! h. ftl2>  
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。 }KIS_krs  
二、面向对象设计思想 ,tyPZR_  
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! @^ -Y&N!b=  
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: #s\kF *  
public class MP3 SRk!HuXh  
{ @0t[7Nv-1  
public void Play() $)9|"q6  
{ "cBqZzkk9j  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); @b^$h:H  
} 4L{]!dox  
} HOPy&Fp  
x@bqPZ t  
public class WAV oZ tCx  
{ X;)/<:mX  
public void Play() yx4pQL7  
{ g:y4C6b  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Pz:,de~5Qm  
} 9Sd?,z  
} e?+-~]0  
m$v >r\*X  
Public class MediaPlayer @sg.0GR  
{ yOKzw~;0%  
  switch (audioType.ToLower()) Y0EX{oxt1  
  { a L+>XN  
    case ("mp3"): 5*YvgB;  
        MP3 m = new MP3(); m0v .[61  
    m.Play(); M | "'`zc  
    break; q6nRk~  
    case ("wav"): 1%N*GJlwJ  
    WAV w = new WAV(); P\6:euI  
w.Play(); a9{NAyl<oo  
    break;       V!^0E.?a  
  } ' F9gp!s8~  
}   ZOa|lB (,  
  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。 iJ8Z^=>  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) )mBYW}} T  
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。 `G`R|B  
public class AudioMedia leH 7II9  
{ Z^as ?k(iM  
public void Play() .lP',hn  
{ wi jO2F  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); +ls`;f  
} dz +Dk6"R  
} g\.$4N  
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)。 ,3f>-mP  
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: ku]?"{Xx  
public abstract class AudioMedia URbB2 Bi  
{ Jx}-Y* o  
public abstract void Play(); j_<!y(W  
} ysIhUpd  
$rr@3H+  
public class MP3:AudioMedia m26YAcip}  
{ +>!nqp  
public override void Play() \$Wpt#V  
{ '=Lpch2J  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); U 887@-!3  
} 'xkl|P>=],  
} 7f ub^'_  
=IQ}Y_xr  
public class WAV:AudioMedia BYM6cp+S  
{ {9V.l.Q  
public override void Play() O]@#53)Tz  
{ d *gv.mE  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); >J S^yVk  
} vMEN14;yH_  
} /(5"c>  
8Ala31  
public class MediaPlayer @$%GszyQ'  
{   y<Xu65  
  //根据需要完成任务的单向分派 fDqT7}L  
public void Play(AudioMedia media) x:!s+q` s  
{   1@KiP`DA  
  media.Play(); zEW+1-=)+7  
} JOt(r}gU  
} Y01! D"{\  
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)。 e]88 4FP  
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#f"wQH;p  
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-fxlg|-C  
public abstract class VideoMedia 3s%ND7!/  
{ hPBBXj/=  
public abstract void Play(); Sm4BZF~!B  
}  ]gcOMC  
\2a;z<(  
public class RM:VideoMedia 8/dMvAB1So  
{ s[0`  
public override void Play() o&%v"#H2  
{ 4^2>K C_  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); Q9O_>mZy  
} lm;hW&O9  
} a0sz$u  
!aF~5P7%  
public class MPEG:VideoMedia TK\3mrEI  
{ ' :B;!3a0d  
public override void Play() -~ ~h1  
{ +@3+WD  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); %wOkp`1-  
} HFy9b|pjy  
} Z)E)-2U$@  
,jis@]:  
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。 wT" :  
  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: }5oI` 9VT  
V)/J2-w  
public interface IMedia ,/b!Xm:  
{ qq&U)-`  
void Play(); H@xS<=:lM  
} 3_XLx{["'  
s)qrlv5H  
public abstract class AudioMedia:IMedia jmr .gW  
{ .UL 2(0  
public abstract void Play(); >iOf3I-ATt  
} z6E =%-`  
A3_p*n@  
public abstract class VideoMedia:IMedia s~ 8 g  
{ 2Wluc37  
public abstract void Play(); Vl5>o$G|<.  
} 70R6:  
=+j3E<w  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ;HXk'xN  
public class MediaPlayer C-c'"FHq  
{   L>sLb(2\i  
public void Play(IMedia media) <6 Rec^QF  
{   ANu>*  
  media.Play(); [h;I)ug[o(  
} \~%+)a%%  
} m#RJRuZ|2V  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 gU x}vE-  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 2'S&%UyP  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 pPRX#3  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +8//mrL_/  
{ %`5 (SC].  
IMedia media = null; uM[|>t   
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) tp cB}HUv  
{ J Ah!#S(  
  case ("mp3"): diJpbR^JP  
    media = new MP3(); 3qe`#j  
    break; ^w1+b;)  
        //其它类型略; (y>N\xS9  
  case ("rm"): d[3me{Rs  
    media = new RM(); G:$kGzhJ  
    break;   15j5F5P   
  //其它类型略; VR>!Ch  
} xc}[q`vK  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ch0^g8@Q[  
player.Play(media); (X"5x]7]  
} P knOeW"j  
X|hYZR  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 G`0O5G:1  
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。 <9fXf*  
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。 AEyD?^?  
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。 x7zc3%T's  
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: ]z^jz#>um&  
public interface IMediaFactory cl^UFl f[  
{ V[/9?5pM  
IMedia CreateMedia(); :;e OhZ=_  
} BNdq=|,+"  
jJiuq#;T3  
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: X.4WVI  
public class MP3Factory:IMediaFactory U%:%. Bys  
{ # atq7t X  
public IMedia CreateMedia() Y0,{fw<  
{ 3?FY?Q[  
  return new MP3(); $mM"C+dD  
} x&;AY  
} #0<pRDXj  
//其它工厂略; 2PSExK57  
' /HShS!d  
public class RMFactory:IMediaFactory L1RD`qXu.  
{ ct-Bq  
public IMedia CreateMedia() YM_[   
{ ^aAs=KditO  
  return new RM(); fW2NYQP$:  
} > "F-1{  
} g3kbsi7_:  
//其它工厂略; Gpxp8[ {  
U!|)M  
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。 ivo><"Y(r  
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: M 8WjqTq  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) RG45S0Ygj  
{ 1w7tRw  
IMediaFactory factory = null; }kmAUaa,Z  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) cF15Mm2  
{ 7/<~s]D[%  
  //音频媒体 TzaeE  
  case ("mp3"): e#HPU  
    factory = new MP3Factory(); =A6*;T"W  
    break; kQ\ $0=6N9  
  //视频媒体 ?Sh]kJ O  
case ("rm"): i_*yS+Z;  
    factory = new RMFactory(); 0j!<eN=  
    break;   _WWC8?6 U  
  //其他类型略; 3:jxr  
} r[Pp[ g-J  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); W'vekuM  
player.Play(factory.CreateMedia()); $||WI}k3V  
} ~>>_`;B  
y p{Dl  
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。 }>@SyE'Q  
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: 4Y59^  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) $5G(_   
{ Iz+%wAZ|B6  
IMediaFactory factory = null; ^oPFLez56  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) _=I1  
{     'hr_g* i  
  case ("mp3"): n)5t!  
    factory = new MP3Factory(); apm%\dN  
    break; Gf.ywqE$Y$  
    //其他类型略; 72~L  ?  
  case ("rm"): ZskX!{  
    factory = new RMFactory(); }b54O\,  
    break;   OlyW/hd  
  //其他类型略; Q9OCf"n$  
} B`eK_'7t  
IMedia media = factory.CreateMedia(); cL#-vW<s3  
media.Play(); *RS/`a;,  
} kB@gy}  
Lm}.+.O~d  
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。 ?=Ceo#Er  
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。 -b!Z(}JK  
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。 y_L8i[  
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: yrEh5v:  
=A,B'n\R  
<appSettings> `G!HGzVx;j  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 4$VDJ  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> o A2oX  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> )e0kr46  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> BmpAH}%T  
</appSettings> "v?F4&\ 8  
0 ^>,  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: P,pC Z+H  
private void InitMediaType() #:BkDidt2v  
{ \12G,tBH  
cbbMediaType.Items.Clear(); Vc5>I_   
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ^*fD  
{ +:^l|6%}  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 'v<v6vs  
} tUH?N/qn  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; T=YVG@fm?  
} |qe;+)0>K  
_(g0$vRP~  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: \}h   
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) L<=Dl  
{ A3tv'-e9  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); [(Z(8{3i  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); u_NLgM7*  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; &=)O:Jfa  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, l9uocP:D  
factoryDllName).Unwrap(); G8vDy1`q6  
IMedia media = factory.CreateMedia(); G 3U[)("  
media.Play(); O'(Us!aq  
} TO G4=y-N  
4r4 #u'Om  
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。 T5T%[Gv  
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: a6 vej  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 bDl#806PL  
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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