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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) 0znR0%~  
Ka V8[|Gn,  
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。 #f]SK[nR  
一、传统过程化设计思想 s-Tv8goNV  
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: ={&j07,*a  
public class MediaPlayer uZKr  
{   6 V=9M:  
private void PlayMp3() rw JIx|(  
{ Ioa$51&  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); jLm ;ty2;  
} .[OUI  
oAeUvmh  
private void PlayWav() 2uW; xfeY  
{ Fk7')?  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Am|%lj+1z  
} aeM+ d`f  
:tg)p+KB  
public void Play(string audioType) ?GR"FmB(  
{   x g  
  switch (audioType.ToLower()) vXZOy%$o  
  { '_FsvHQ  
    case ("mp3"): f46t9dxp$  
    PlayMp3(); PKiy5D*8p  
    break; C33J5'(CA  
    case ("wav"): uHzU-FZ|B  
    PlayWav(); GGs}i1m  
    break;       f r6 fj  
  }   ;[OH(!  
} &}B|"s[  
} [sj osV  
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。 4!no~ $b  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 +iRh  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! yN(%-u"  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 hhc,uJ">!  
二、面向对象设计思想 7~.9=I'A  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! V {ddr:]4  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: lq;P ch  
public class MP3 8'io$ 6d=  
{ je=a/Y=%U{  
public void Play() 'I6i ,+D/q  
{ BpP y&  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); yl+gL?IES  
} h J)h\  
} y _k l:Ssa  
}Oq5tC@$G  
public class WAV vV-`jsq20H  
{ w%jII{@,  
public void Play() A#iV=76_  
{ ]jp6k<KF  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 1K50Z.o&@  
} Y&Z.2>b  
} GH$pKB  
f(y:G^V  
Public class MediaPlayer S3 Xl  
{ 'e'cb>GnA  
  switch (audioType.ToLower()) @<EO`L)Z  
  { {fT6O&br  
    case ("mp3"): srrgvG,  
        MP3 m = new MP3(); u <v7;dF|s  
    m.Play(); M&9+6e'-F  
    break; 60?%<oJ oH  
    case ("wav"): tW}'g:s  
    WAV w = new WAV(); \xw5JGm  
w.Play(); +Q"4Migbe@  
    break;       FP4P|kl/9'  
  } 5D//*}b,  
}   &Hs!:43E-<  
  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。 lZKi'vg7  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) T'Dv.h  
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~y'RyA  
public class AudioMedia Y\g3h M  
{ uiR8,H9*M  
public void Play() DT&@^$?  
{ t&e{_|i#+  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); }a(dyr`S  
} <bEbweQrgm  
} m G YoM  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 k!'a,R:  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: ,/|T-Ka  
public abstract class AudioMedia m#\ dSl}  
{ {V CWn95Z  
public abstract void Play(); ]Gq !`O1  
} ml }{|Yz  
A_q3KB!$=+  
public class MP3:AudioMedia U9MxI%tb  
{ oE]QF.n#  
public override void Play() AFE~ v\Gz  
{ G2: agqL/  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 8VXH+5's  
} _u QOHwn  
} 8&b,qQ~  
<x>M o   
public class WAV:AudioMedia or}[h09qA  
{ Z=vU}S>r|v  
public override void Play() aWF655Fs*  
{ IyG}H}  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); m^;f(IK5  
} Q*ft7$l&  
} xdkZdx>N  
J<jy2@"tXo  
public class MediaPlayer WCixKYq  
{   g{&ui.ml&  
  //根据需要完成任务的单向分派 <frutU16\  
public void Play(AudioMedia media) ; kI134i=  
{   ge8ZsaiU  
  media.Play(); amY!qg0P*  
} _E.>`Q  
} a<bwzX|.  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 T1=fNF  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 Z4 =GMXj  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: 1o{Mck  
public abstract class VideoMedia Q>Yjy!. <^  
{ VRB;$  
public abstract void Play(); ^s"R$?;h  
} dDLeSz$b  
Y`a3tO=Pd  
public class RM:VideoMedia {F.[&/A  
{ ye5&)d"fa(  
public override void Play() I9ep`X6Y  
{ P( 8OQL:  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); Qq|57X)P*  
} FVJ GL  
} Oxd]y1  
JT_ `.(  
public class MPEG:VideoMedia :eVq#3}  
{ A6(/;+n  
public override void Play() ,Ko!$29[  
{ H"WprHe  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); hkQ"OsU  
} XlR@pr6tw  
} o!A+&{  
E hMNap}5"  
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。 z-)O9PV  
  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: 1yu4emye4  
[`7ThHX  
public interface IMedia mc\"yC ^s  
{ *gWwALGo5  
void Play(); $-sHWYZ  
} Uz]|N6`  
YNi.SXH  
public abstract class AudioMedia:IMedia vy I!]p  
{ }&D32\  
public abstract void Play(); U-M>=3|N  
} +52{-a,>  
{_v#~595  
public abstract class VideoMedia:IMedia pFjK}J OF  
{ *J`O"a  
public abstract void Play(); ZPYS$Ydy  
} 9x =Y^',5  
Xc&9Glf  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Qzw;i8n{  
public class MediaPlayer /mzlH  
{   NTs aW}g  
public void Play(IMedia media) Z(CkZll  
{   }0Ed ]  
  media.Play(); e$rZ5X  
} l,5+@i`5i  
} t*w/{|yO  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 7-fb.V9  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 }@d@3  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 \,0oX!<YY  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) }k.Z~1y  
{ ncT&Gr   
IMedia media = null; '6%2.[ o  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) `e}B2;$A3  
{ K]w'&Qm8W  
  case ("mp3"): "3Y0`&:D  
    media = new MP3(); ey$&;1x#5  
    break; -zfR)(zG  
        //其它类型略; LZxNAua  
  case ("rm"): 4BpZJ~(p  
    media = new RM(); "f OV^B  
    break;   s!$a \k  
  //其它类型略; KVa  
} AH~E)S  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Pa: |_IXA  
player.Play(media); 9_/:[N6|c|  
} Wmv#:U  
SXP]%{@ R/  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 am6L8N  
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。 Uw<nxD/+  
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。 U|R_OLWAg  
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。 S{T >}'y  
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: 8Z=R)asGS  
public interface IMediaFactory |M;7>'YNC*  
{ BnF^u5kv%  
IMedia CreateMedia(); 8zW2zkv2|#  
} Nu)NqFG,  
=Nr-iae#  
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: g *+>H1}  
public class MP3Factory:IMediaFactory [v!f<zSQK  
{ _7_Y={4=`  
public IMedia CreateMedia() 19%i mf  
{ \1M4Dl5!  
  return new MP3();  _;\_l  
} M/`lM$98:  
} O+x!Bg7   
//其它工厂略; >uEzw4w  
IO<6  
public class RMFactory:IMediaFactory ="l/klYV  
{ h^P#{W!e\  
public IMedia CreateMedia() ) Hr`M B  
{ `r 4fm`<  
  return new RM(); XC#oB~K'  
} aV0"~5  
} ]\HvKCN}  
//其它工厂略; +^F Zq$NP  
WcbiqxK7-  
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。 >9Vn.S  
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: }4X0epPp;:  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ]7c=PC  
{ R`-S/C  
IMediaFactory factory = null; -jm Y)(\  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) zX i 'kB  
{ p0eX{xm  
  //音频媒体 J C}D` h  
  case ("mp3"): sU^1wB Rj  
    factory = new MP3Factory(); Pr C{'XDlU  
    break; a(ZcmYzXU  
  //视频媒体 y$M%2mh`  
case ("rm"): =:U`k0rn!  
    factory = new RMFactory(); +:/%3}`  
    break;   < I``&>  
  //其他类型略; as =fCuJ  
} DzRFMYBR  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); {?7Uj  
player.Play(factory.CreateMedia()); +Vdpy (  
} NDokSw-  
9%obq/Lb  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 YtLt*Ig%  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: 86a\+Kz%%L  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) W[r>.7>?h  
{ E' uZA  
IMediaFactory factory = null; */S_Icf  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) kD"{g#c  
{     NvX[zqNP_R  
  case ("mp3"): n~Lt\K:  
    factory = new MP3Factory(); )D%~` ,#pQ  
    break; WUTowr  
    //其他类型略; z`b,h\  
  case ("rm"): 7F.4Ga;  
    factory = new RMFactory(); % A0/1{(  
    break;   ql~J8G9  
  //其他类型略; u_Z+;{]Pj  
} e&>2 n  
IMedia media = factory.CreateMedia(); >=w)x,0yX  
media.Play(); 9+!hg'9Qn  
} dlnX_+((KC  
^xk'Z  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 K)iF>y|{*q  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 WTiD[u  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 llDkJ)\  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: jSaU?ac  
iH'p>s5L  
<appSettings> l;E(I_ i)  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> akTk(  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 1k^oS$UT  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> +aAc9'k   
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 2st3  
</appSettings> #B w0,\  
xD=csJ'(  
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: ?Z}&EH  
private void InitMediaType() EKN~H$.  
{ j5h-dK  
cbbMediaType.Items.Clear(); b7ZSPXV  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) NwfVL4Xg  
{ sa8Vvzvo.  
    cbbMediaType.Item.Add(key); pQQH)`J|t  
} gnHbb-<i,  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 2B`JGFcdcB  
} #lO Mm9  
b\5F]r  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: !bP@n  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {K!)Ss  
{ o{[qZc_%  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Wa~=bH  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); o}{5i Tg=  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; !d T4  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 5 IpDeJ$  
factoryDllName).Unwrap(); Zb#u0Tq  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ?&uu[y  
media.Play(); /zox$p$?h  
} !ubD/KE  
dQG=G%W  
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。 2 ? 4!K.  
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^\p6?M  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 gI`m.EH}}N  
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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