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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) +R7";.  
}z/;^``  
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。 o`^GUY}  
一、传统过程化设计思想 H^jFvAI,8  
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: s3m]rC  
public class MediaPlayer ?h`Ned0P  
{   ] iKFEd  
private void PlayMp3() BKoc;20;  
{ 1FfdW>ay*  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); $V"NB`T  
} qX'w}nJ}H}  
TmS;ybsG  
private void PlayWav() aQax85  
{ 7mulNq  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); S@suPkQ<>  
} nJ/wtw  
F?j;3@z[A  
public void Play(string audioType) N*t91 X  
{   r4Ygy/%  
  switch (audioType.ToLower()) ZdQm& ?  
  { >M.?qs4  
    case ("mp3"): "cerg?ix  
    PlayMp3(); j7;v'eA`;7  
    break; />fP )56*  
    case ("wav"): 'BT}'qN  
    PlayWav(); T-7'#uB.m  
    break;       3Rid 1;L0U  
  }   OHnHSb'?\  
} AYHfe#!  
} s PNX)  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 DbSl}N;  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 k*bfq?E a  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! G~ZDXQ>5CP  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 7I;Give{  
二、面向对象设计思想 ld1t1'I'  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! DQg:W |A  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: l*[.  
public class MP3 myH:bc>6  
{ o{*8l#x8  
public void Play() pL$UI3VCP  
{ 7> -y,?&  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); m:TS .@p  
} bhXH<=  
} U*8;ZXi  
? WWnt^  
public class WAV (_ov _3  
{ 'e-Nt&;  
public void Play() mwFI89J'  
{ "Kk3#  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); _I_Sq,Z#  
} fk!wq. a  
} 8VvoPlo  
:oF\?e  
Public class MediaPlayer ] *{QVn(  
{ P,RCbPC4  
  switch (audioType.ToLower()) g# ZR, q  
  { 'l\V{0;mp  
    case ("mp3"): `gqBJi  
        MP3 m = new MP3(); 5EIhCbA  
    m.Play(); `>RJ*_aKEI  
    break; HzB&+c? Z  
    case ("wav"): 76[aOC2Ad  
    WAV w = new WAV(); /_rAy  
w.Play(); dQ^>,(  
    break;       Uq)|]a&e  
  } zMX7 #,  
}   Vn1kC  
  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。 _1*EMq6  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) JnCY O^Qj  
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。 .LafP}%  
public class AudioMedia (c(c MC'  
{ ?PWD[mQE\  
public void Play() UuxWP\~2  
{ TQK>w'L  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 'DF3|A],  
} !-r@_tn|  
} s)yEVh  
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)。 +3vK=d_Va  
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: ?[Q;275  
public abstract class AudioMedia Z~g~,q  
{ =HP_IG_  
public abstract void Play(); HKP\`KBC j  
} GQ&9by=}  
W<;i~W  
public class MP3:AudioMedia +8[h&  
{ >82Q!HaH  
public override void Play() E?&dZR  
{ %Ua*}C   
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); p<'mc|hGq  
} g=pz&cz;>\  
} tjOfekU  
8_f0P8R!y  
public class WAV:AudioMedia mT@UQCG  
{ pw:<a2.  
public override void Play()  yyk[oH-Q  
{ (|ga#%iI  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ^`YSl*:  
} r0QjCFSF=  
} F=B>0Q5   
]*}*zXN/E  
public class MediaPlayer X=(8t2  
{   Pf)<6?T  
  //根据需要完成任务的单向分派  AO;+XP=  
public void Play(AudioMedia media) &X_I^*  
{   ZERUvk  
  media.Play(); ({![  
} PK3)M'[  
} ci5ERv`  
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)。 2DTH|Yv  
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。 yt  C{,g>  
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: bEbO){Fe  
public abstract class VideoMedia @Sub.z&T{  
{ ]*juF[r(  
public abstract void Play(); 4_PMl6qo  
} 6,_CL M  
e kI1j%fO  
public class RM:VideoMedia `]WU=Ss  
{ (0D0G-r:  
public override void Play() *|$s0ga C  
{ |kV,B_qz  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); (h/v"dV;  
} O:r<es1  
} 2K, 1wqf'  
3`#sXt9C  
public class MPEG:VideoMedia nUmA  
{ #zrD i  
public override void Play() @[zPN[z .  
{ Ca+d ?IS  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ,Q(n(m'  
} bLu6|YB  
} GOH@|2N  
3KB)\nF#%  
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。 L)Un9&4L  
  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+Q!4A  
p`{<q -  
public interface IMedia .eZ4?|at.F  
{ jc;&g)Rv  
void Play(); OD>-^W t;%  
} ; {I{X}b  
`Up<;  
public abstract class AudioMedia:IMedia JEY%(UR8  
{ 2c0eh-Gf  
public abstract void Play(); _}jj>+zA`  
} W@"M/<r@/  
yuFuYo&[?v  
public abstract class VideoMedia:IMedia ?ZlwRjB\  
{ mg'-]>$$]  
public abstract void Play(); 3zWY%(8t4?  
} K+T`'J4  
LdWeI  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 2)[81a  
public class MediaPlayer w'M0Rd]  
{   'r1&zw(  
public void Play(IMedia media) |V!A!tB  
{   ,dBtj8=  
  media.Play(); b^Rg_,s  
} !6<2JNf  
} .h~)|" uzW  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 %<1fj#X8  
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。 qcQ`WU{  
  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。 ?/#HTg)!B  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 9IMRWtZWT  
{ =5dv38  
IMedia media = null; K<Yh'RvTD  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) *XtZ;os]  
{ woR((K] #G  
  case ("mp3"): .s7/bF  
    media = new MP3(); RG*Nw6A  
    break; s%4)}w;z  
        //其它类型略; .fo.mC@a  
  case ("rm"): Bu!Gy8\  
    media = new RM(); CoJaVLl  
    break;   |r0j>F  
  //其它类型略; /^/'9}7  
} u#J5M&#  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); *WMcE$w/D  
player.Play(media); > )#*}JI  
} pk;bx2CP8  
T'Jw\u>"R  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 ml?+JbLg0  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 V7rcnk#  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 @gxO%@@  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 puXJ:yo(  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: y"@~5e477$  
public interface IMediaFactory I|WBT  
{ #B+2qD>E  
IMedia CreateMedia(); &k1Ez  
} I &{dan2  
ZP%^.wxC  
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: OY"{XnPZ  
public class MP3Factory:IMediaFactory /jj}.X7yH  
{ )%,bog(x  
public IMedia CreateMedia() x( mY$l,il  
{ jgEiemh&  
  return new MP3(); [FyE{NfiJ%  
} Z8'uZ#=Yw  
} m"U\;Mw?  
//其它工厂略; Ypv"u0  
/-BplU*"9  
public class RMFactory:IMediaFactory zI7-xqZ  
{ 1/le%}mK  
public IMedia CreateMedia() MIt\[EB  
{ ,dh*GJ{5  
  return new RM(); 00b )Bg  
} :O//A6 v  
} !(SaE'  
//其它工厂略; 7z%zXDe~T[  
`]tXQqD  
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*D`KA  
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: ,C=Fgxw(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) -QZped;?*  
{ Z71"d"  
IMediaFactory factory = null; bd)A6a\h  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) s BRw#xyS  
{ 8swj'SjX  
  //音频媒体 e j!C^  
  case ("mp3"): 1Ete;r%5=  
    factory = new MP3Factory(); x5PQ9Bw,  
    break; "F%cn@l  
  //视频媒体 w,`x(!&  
case ("rm"): jr!x)yd  
    factory = new RMFactory(); )C|>M'g@v  
    break;   )}u.b-Nt.  
  //其他类型略; +(|T\%$DT  
} '{OZ[$E  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); {mkYW-4Se  
player.Play(factory.CreateMedia()); vV=$N"bT~  
} SrHRpxy  
7Bmt^J5i&t  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 X0U{9zP  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: cm7aL%D$c  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) YO-O-NEP  
{ 39m#  
IMediaFactory factory = null; bR ;H@Fdg?  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @ @# G.  
{     8Cm^#S,+  
  case ("mp3"): {W0]0_mI(  
    factory = new MP3Factory(); % ;6e@U}  
    break; yiI&>J))  
    //其他类型略; qvYw[D#.  
  case ("rm"): !T @|9PCp  
    factory = new RMFactory(); :5CwRg  
    break;   *AxKV5[H  
  //其他类型略; \:" s*-  
} Sf*VkH  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ,VHvQU  
media.Play(); im1]:kr7  
} %AW  
#j;&g1  
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。 |0-5-.  
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。 O[`n{Vl/  
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 f+/Kj< a  
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: ]Fj z+CGg  
9"<)DS  
<appSettings> <'B`b  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> U'lrdc"Q  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> wetkmd  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> vEfX'gyk  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> JBjz2$ZM  
</appSettings> L2K4nTA  
0n3O;=[aV  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: yil{RfBEr_  
private void InitMediaType() i>e75`9  
{ GbNVcP.ocP  
cbbMediaType.Items.Clear(); y< 146   
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 0HG*KW  
{ e@X~F6nP  
    cbbMediaType.Item.Add(key); O'5(L9,  
} E[_Z%zd^  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; OjZ+gl}  
} v3aiX  
Vwv O@G7A  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: VMtR4!:q  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) t/q\Ne\\,  
{ ]A'e+RD4k  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); nre8 F  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ~8|$KD4I  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ][qZOIk@  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, )EcF[aO  
factoryDllName).Unwrap(); $'[( DwLS  
IMedia media = factory.CreateMedia(); kv5D=0r  
media.Play(); #UGbSOoCtn  
} oA42?I ^  
, :kCt=4%  
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。 [& hdyLt  
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: ;l?>+m@H  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 Gzm[4|nO^  
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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