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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) !K[/L< Kv  
{&-#s#&  
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。 s2^B(wP  
一、传统过程化设计思想 sm1;MF]/u  
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: k=?^){[We  
public class MediaPlayer Jn=42Q:>  
{   mwIk^Sz]@  
private void PlayMp3() rIVvO  
{ cJ. 7Mt  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); -^Xy%  
} oE1M/*myS  
c_#*mA"+  
private void PlayWav() 3htq[Ren  
{ G=|70pxU  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); b,Ke>.m  
} Nt~x&s  
^LVk5l)\>g  
public void Play(string audioType) Umz05*  
{   ]boE{R!I  
  switch (audioType.ToLower()) L6+C]t}>6  
  { 9/@ &*  
    case ("mp3"): C',6%6P  
    PlayMp3(); [/cIUQ  
    break; 0Gsu  
    case ("wav"): i6Qb[\;  
    PlayWav(); (9]6bd  
    break;       zT7"VbP  
  }   P$ucL~r  
} O#EqG.L5  
}  <B )   
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 :3^dF}>  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 p x#suy  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! #Ao !>qCE  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 1[-vD=  
二、面向对象设计思想 9 Kbw GmSU  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! Lc]1$  
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: 2JZdw  
public class MP3 fQU{SjG  
{ z]=8eV\  
public void Play() v L}T~_=3  
{ 1`JB)9P  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); >3PMnI  
} ^"x<)@X  
} $7NCb7%/L  
'wvMH;}u  
public class WAV ;7Okyj6EP  
{ SE)nD@:  
public void Play() ,q#2:b<E  
{ l^W uS|G[  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ^=+e?F`:{  
} YJ,*(A18  
} G;s"h%Xw98  
~}Z'0W)Q`z  
Public class MediaPlayer %(<(Y  
{ aGK@)&h$  
  switch (audioType.ToLower()) xS8,W  
  { _TUm$#@Y`  
    case ("mp3"): sbnjy"Z%  
        MP3 m = new MP3(); o=_c2m   
    m.Play(); RlRs}yF  
    break; 3vW4<:Lgy  
    case ("wav"): G\=_e8(  
    WAV w = new WAV(); Kkv<"^H  
w.Play(); g^l RG3a  
    break;       /t5p-  
  } ]Blf9h7  
}   F*` t"7Lm  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 bL`eiol6  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) ? ?[g}>  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 z%sy$^v@vD  
public class AudioMedia I[D8""U  
{ Td hTQ  
public void Play() }mk>!B}=  
{ "0Q1qZ  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); O/b+CSS1  
} BBnq_w"a  
} 7-* =|gl+  
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)。 V%NeZ1{ e  
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: % frfSGf.#  
public abstract class AudioMedia ->gZ)?Fqy  
{ KX4],B5 +  
public abstract void Play(); 5iM[sg[y9  
} 3t" 4TjAy  
hXB|g[zT  
public class MP3:AudioMedia .L EY=j!-s  
{ 6F|j(LB  
public override void Play() y1pu R7  
{ .=c<>/ 0  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); *Y6xvib9*  
} RMP9y$~3pU  
} 2SG$LIV 9Y  
J7+w4q~cB`  
public class WAV:AudioMedia ?*u*de[,  
{ S6D^3n  
public override void Play() +L%IG  
{ }]6f+  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); rv7{Ow_Y  
} z|N3G E(.@  
} 3BQ!qO17^d  
Q5a)}6-5  
public class MediaPlayer ?LP9iY${  
{   u:dx;*  
  //根据需要完成任务的单向分派 cWLqU  
public void Play(AudioMedia media) A''pS  
{   eQDX:b  
  media.Play();  L,LNv  
} s'\$t  
} L'Q<>{;Ig  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 =,V|OfW  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 v=?2S  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: s?C&s|'.  
public abstract class VideoMedia @xAfZb2E  
{ Z`Z5sj 4{  
public abstract void Play(); -{jdn%Y7CK  
} HM9fjl[  
ej(ikj~j  
public class RM:VideoMedia <AoXEu D  
{ @n+=vC.xO  
public override void Play() ?cy4&]s  
{ y 1\'( 1  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); & E}mX]t  
} 5h{`<W  
} +-$Ko fnM  
7h9U{4r: M  
public class MPEG:VideoMedia 19UN*g3(  
{ u bW]-U=T  
public override void Play() xTz%nx  
{ O XP\R  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); g(4bBa9y  
} tJ0NPI56yP  
} r 2:2,5_  
+^|iZbZKx  
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。  aSutM  
  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: 0<p{BL 8  
S<wj*"|.s  
public interface IMedia PoSpkJH  
{ a;AzY'R  
void Play(); >QkP7Kb  
} (5Nv8H8|  
+0l`5."d  
public abstract class AudioMedia:IMedia 9 ; i\g=  
{ Cb;WZ3HR  
public abstract void Play();  ti@kKz  
} ~@W*r5/  
Kg\R+i@#<  
public abstract class VideoMedia:IMedia F>hZ{   
{ 0Q5^C!K  
public abstract void Play(); yYZxLJ='  
} x.mrCJn)  
u9qMqeF  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Nf41ZT~  
public class MediaPlayer ""iaGH+Cxw  
{   5\fCd|  
public void Play(IMedia media) zg)sd1@  
{   K4ZolWbU  
  media.Play(); eOT+'[3"  
} J @IS\9O  
} <@v ]H@ E  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 f. }c7  
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。 C#0Qd%  
  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。 Ah69 _>N`S  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) q8P.,%   
{ 7V7zGx+Z7  
IMedia media = null; 5s{j = .O  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ;]2s,za)qs  
{ Y"g.IK`V  
  case ("mp3"): ,F6=b/eZ  
    media = new MP3(); Fg]?zEa  
    break; sBX-X$*N  
        //其它类型略; ;E^K.6  
  case ("rm"): )FN;+"IJ  
    media = new RM(); KJn!Ap  
    break;   e.d #wyeX  
  //其它类型略; bpAv1udX-W  
} nAJdr*`a,5  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); T#@lDpO  
player.Play(media); y[};J vk  
} da!P0x9p  
] y{WD=T  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 NE2pL@ sk  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 >r@.F%  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 "ICC B1N|  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 Fzlozx1y[  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: 75T_Dx(H  
public interface IMediaFactory h"mi"H^o  
{ <yA}i"-1W  
IMedia CreateMedia(); 38ES($  
} eDI= nSo  
8LkP)]4^sO  
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: IA zZ1#/3  
public class MP3Factory:IMediaFactory +gd2|`#  
{ ^>x|z.  
public IMedia CreateMedia() qVqRf.-\  
{ u|#>32kV  
  return new MP3(); 4LcX<B U9  
} RprKm'b8x`  
} /'2O.d0}.  
//其它工厂略; e1myH6$W  
%VJ85^B3  
public class RMFactory:IMediaFactory lf<S_2i  
{ asiov[o;  
public IMedia CreateMedia() 6d[_G$'nk  
{ gU^$Sx7'  
  return new RM(); `?g`bN`Vn  
} bu7'oB~:V^  
} n%^ LPD  
//其它工厂略; Gc]~w D$  
U6ZR->:  
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。 mbRq JT>@  
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: gF=jf2{YX  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) J&/lx${  
{ W1Lr_z6  
IMediaFactory factory = null; +6$g! S5{  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) vr^~yEr  
{ qLL,F  
  //音频媒体 x&Vm!,%:1  
  case ("mp3"): AmPMY:1i"  
    factory = new MP3Factory(); D-Vai#Cd  
    break; AE`We$!  
  //视频媒体 ]?1Y e8>Y<  
case ("rm"): b !@Sn/  
    factory = new RMFactory(); qW:)!z3\  
    break;   qSqI7ptA\  
  //其他类型略; keW~ NM  
} up3O|lj4  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); -4rDbDsr  
player.Play(factory.CreateMedia()); XfE?C:v   
} 1be %G [*  
{CG_P,FO  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 3nZ9m  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: jCAC `  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) AsS$C&^  
{ r)9Dy,  
IMediaFactory factory = null; f %lD08Sl  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) /yz=Cjoz  
{     +x? #DH-  
  case ("mp3"): =(a1+. O  
    factory = new MP3Factory(); xqXDxJlns  
    break; SVlua@]ChU  
    //其他类型略; Ok7t@l$  
  case ("rm"): Z@8vL  
    factory = new RMFactory(); o@]So(9f  
    break;   o*x*jn:hm  
  //其他类型略; 2$_9cF Wm  
} ^,F;M`[  
IMedia media = factory.CreateMedia(); `~eX55W  
media.Play(); b `2|I {  
} c^rOImZ  
9=w|)p )  
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。 {8,<ZZ_  
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。 v%k9M{  
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。 N"/-0(9[  
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: 8zLY6@  
!Fw?H3X!"q  
<appSettings> @D-AO_  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> GLn{s  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> Qu5UVjbE,  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> L%v^s4@  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ,uw132<b  
</appSettings> SvN9aD1  
_LAS~x7,  
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: HkV1sT  
private void InitMediaType() IM$2VlC  
{ 72sD0)?A  
cbbMediaType.Items.Clear(); 6C>_a*w  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) }pk#!N  
{ n9pN6,o+  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 1Gt/Tq$_b  
} }R3=fbe,\  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; +$xeoxU>;  
} mS#zraJn5  
ccCzu6  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: H/M Au7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {7!UQrm<  
{ )eUW5 tS  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Zh5RwQNE~  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 'Y$R~e^Y?  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 48|s$K^  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, sS&Z ,A  
factoryDllName).Unwrap(); OA:%lC!  
IMedia media = factory.CreateMedia(); jENr>$$  
media.Play(); O8|5KpXd@  
} #-3=o6DCK  
"'g[1Li  
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。 pA{ 5V9  
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: *Nyev]8  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 {k4CEt;  
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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