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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) 4-[L^1%S[  
t=iSMe  
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。 QP|Ou*Qm)  
一、传统过程化设计思想 =+q9R`!L]  
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: BVxg=7%St  
public class MediaPlayer }cyHR1K  
{   RqW ZhHI1M  
private void PlayMp3() Q7$ILW-S  
{ N<+ ><>9  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); %4U;Rdq&Ud  
} vm)&WEL!  
?eT^gWX  
private void PlayWav() ]#N2:ych  
{ ~$>l@> xX  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 2%N$Y]  
} nBL7LocvR  
~C< X~$y&  
public void Play(string audioType) WO$PW`k  
{   W-%oj.BMA  
  switch (audioType.ToLower()) ^~0Mw;n&  
  { CU 2;m\Hc  
    case ("mp3"): %'j)~  
    PlayMp3(); s z/7cLo  
    break; zF%CFqQ  
    case ("wav"): x^}kG[s  
    PlayWav(); / Dj6Bj }  
    break;       /hf}f=7kH  
  }   ,v:m  
} ^jb55X}  
} J_R54Y~vu  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 [P2$[|IM  
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。 xBd#  
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! oD_je~b)  
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。 F"j0;}+N  
二、面向对象设计思想 XF(I$Mxl6  
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! 0F sz  
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: pt;E~_  
public class MP3 bC?uy o"  
{ 8qn1? Lb  
public void Play() $<2r;'?0D  
{ |c,":R  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 8Cz_LyL  
} QRXsLdf$$  
} HDYr?t~V  
CfQOG7e@  
public class WAV *. l,_68  
{ DDn@M|*$  
public void Play() B2VC:TG>  
{ dlN(_6>b  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); aOfL;I  
} =:[Jz1M5  
} WV!qG6\W  
7 2ux3D  
Public class MediaPlayer VYkOJAEBg  
{ ?8. $A2(Xw  
  switch (audioType.ToLower()) xRW~xr2h@  
  {  @jO3+  
    case ("mp3"): #_y#sDfzh  
        MP3 m = new MP3(); d/Xbk%`p  
    m.Play(); cu(2BDfiL  
    break; 2V_C_5)1  
    case ("wav"): Y$!K<c k  
    WAV w = new WAV(); `h_,I R<  
w.Play(); <Bb $d@c  
    break;       =2pGbD;*  
  } oEU %"  
}   W$ #FM$U  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 8AT;9wZqt  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Bp 6jF2  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 v9INZ1# v  
public class AudioMedia 9=pG$+01OR  
{ g}0}$WgH:  
public void Play() :\L{S  
{ VdQ}G!d  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); !p4w 8  
} Bvzl* &?  
} *qYcb} ]  
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)。 %)8`(9J*  
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: ,i#]&f`c;5  
public abstract class AudioMedia $q]((@i.  
{ {M U>5\  
public abstract void Play(); Ra<mdteZT  
} 9r@r\-  
:pcKww|V  
public class MP3:AudioMedia /E$"\md  
{ 6Lz{/l8  
public override void Play() -X5rGp++  
{ <splLZW3k  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); JLm0[1Lzd  
} OEy'8O$  
} [t5:4 Iq  
1@RctI_}  
public class WAV:AudioMedia S9}P 5;u  
{ BbUZ,X*Y  
public override void Play() \ }>1$kH;  
{ o0&jel1a  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); F.ryeOJ  
} B;Ab`UX#t  
} 5WgdgDb@L  
pbKDtqSn z  
public class MediaPlayer lb5Y$ZC  
{   &\4AvaeA8y  
  //根据需要完成任务的单向分派  =\`g<0  
public void Play(AudioMedia media) 0*YLFqN  
{   EC$wi|i  
  media.Play(); p}_bu@;.Z  
} {^>m3  
} JYOyz+wNd  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 j':Ybr>BR  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 S*Un$ngAh  
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: yd[}?  
public abstract class VideoMedia p{xO+Nx1a  
{ tiSN amvG1  
public abstract void Play(); K2>(C$Z  
} 2+ F34  
z"bgtlfb8  
public class RM:VideoMedia ,Y=r] fk  
{ 2-j+-B|i  
public override void Play() ,.uu/qV}w  
{ RzQ1Wq  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); T5.1qrL  
} \ F#mwl,>"  
} Q\&FuU  
.9+"rK}u  
public class MPEG:VideoMedia %/b?T]{  
{ frbKi _1  
public override void Play() ZXljCiNn+\  
{ A U9Y0<  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); GLQ1rT  
} JDfkm+}uY  
} |4aV~n[>#  
~V[pu  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 %sP C3L  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: zg+78  
N[d*_KN.!  
public interface IMedia YpoO:  
{ EWNh:<F?  
void Play(); dX{|-;6vm  
} N~ _GJw@  
&!]$#  
public abstract class AudioMedia:IMedia ^qs=fF  
{ L0ig%  
public abstract void Play(); E ;65kZ  
} y[Zl,v7  
:&}(?=<R}L  
public abstract class VideoMedia:IMedia 7S LJLn3d  
{ Ac'[(  
public abstract void Play(); I8@NQ=UV0  
} &1YqPk  
PN[ `p1F  
这样再更改MediaPlayer类的代码: <:0649ZB  
public class MediaPlayer z(d@!Cd  
{   wV-1B\m  
public void Play(IMedia media) rlk0t159  
{   Iq0_X7:{QI  
  media.Play(); T`7;Rl'Q  
} /~NsHStn  
} _*h,,Q  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 eU 'DQp*  
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。 `G&W%CHB  
  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。 Er^ijh,  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) b|U&{I>TH  
{ zJWBovT/  
IMedia media = null; *gfx'$  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) h!ZEZ|{  
{ ."Wdpf`~  
  case ("mp3"): Da*=uW9  
    media = new MP3(); "- S2${  
    break; X> :@`}bq  
        //其它类型略; #XR<}OYcL  
  case ("rm"): GY,l&.&  
    media = new RM(); ]J+ }WR  
    break;   T#xCu|5  
  //其它类型略; k v1q \  
} #\KSv Z  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); T{3C3EE?]  
player.Play(media); 5A/8G}'XZ  
} EKoAIC*?p  
ps=jGh[  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 {.pR$]6B"+  
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。 pV{MW#e  
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。 %5 V!Fdb  
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。 Jaz|b`KDj  
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: Wm$( b2t  
public interface IMediaFactory N|K,{ p^li  
{ j@1cllJkh  
IMedia CreateMedia(); eWzD'3h^  
} n.jF:  
6*cG>I.Z  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: 6I GUp  
public class MP3Factory:IMediaFactory / 1 lIV_Z  
{ s `fIeP  
public IMedia CreateMedia() }VxbO8\b(  
{ P3V=DOG"  
  return new MP3(); BV,P;T0"D  
} |6w.m<p  
} c9imfA+e  
//其它工厂略; ~L(=-B`Ow  
BoZ])Y6=  
public class RMFactory:IMediaFactory RFd.L@-]  
{ ^N}zePy0  
public IMedia CreateMedia() ?;@xAj  
{ x4|>HY<p?  
  return new RM(); :Y/i%#*1  
} }[XzM /t  
} k<RJSK8  
//其它工厂略; .WM0x{t/  
w^MU$ubx  
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。 }MAQhXI^O|  
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: ufAp 7m@ud  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) =<w6yeko  
{ ^(y=DJ7  
IMediaFactory factory = null; wJ@8-H 8}  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) q(<#7 spz  
{ <ABN/nH  
  //音频媒体 RB<LZHZI  
  case ("mp3"): 9XWHr/-_@  
    factory = new MP3Factory(); )w];eF0c  
    break; ''Fy]CwH(  
  //视频媒体 H|_^T.n?E  
case ("rm"): N|hNh$J[  
    factory = new RMFactory(); k%-_z}:3V  
    break;   TJFxo? gC"  
  //其他类型略; 1;cV [&3  
} le*mr0a  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); uU(G&:@  
player.Play(factory.CreateMedia()); 6OR5zXpk  
} 6Ug( J$Ouh  
s\QhCS  
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。 RK?b/9y  
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: P\ \4 w)C  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) cAq>|^f0a  
{ hNBv|&D#  
IMediaFactory factory = null; <![tn#_  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) u4TU"r("A  
{     oT2h'gu")  
  case ("mp3"): YSwAu,$jf  
    factory = new MP3Factory(); @w&VI6  
    break; p48M7OV  
    //其他类型略; 0STtwfTr:  
  case ("rm"): 'teToE<i  
    factory = new RMFactory(); PmOm>  
    break;   la#f,C3_  
  //其他类型略; h- .V[]<  
} -y]\;pbZ0  
IMedia media = factory.CreateMedia(); &.z: i5&o!  
media.Play(); MMCac6;Aea  
} ^2E\{$J  
Eyi^N0  
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。 `s#0/t  
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。 jn vJ`7zFP  
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。 Jj+|>(P  
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: 3 EH/6  
tdSy&]P  
<appSettings> &ywAzGV{s  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> Nq'Cuwsp  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> DQO~<E6c  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> )W9W8>Cc5_  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ~_ss[\N  
</appSettings> USfpCRj9  
@igGfYy  
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: [of{~  
private void InitMediaType() \Z9+U:n  
{ hZ NS$  
cbbMediaType.Items.Clear(); Z$!>hiz2  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) B:S/ ?v  
{ [1Pw2MC<  
    cbbMediaType.Item.Add(key); OAPR wOQ^=  
} &LM@_P"T  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; r&sm&4)p-5  
} WLGk  
t mAj  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: g a|RW0  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) bM7y}P5`1  
{ o C0K!{R*  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 7U68|\fI!  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Nd!0\ "AE  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; OB"Ur-hJ0  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, -JOtvJIQI  
factoryDllName).Unwrap(); I;iJa@HWQ  
IMedia media = factory.CreateMedia(); SrGX4  
media.Play(); P2_UQ  
} gyi<ot;  
1{@f:~v?  
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。 Uywi,9f  
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: !K a!f1  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 iXt1{VP'K  
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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