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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) xtG)^x!  
:+kg4v&r  
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。 MA l{66  
一、传统过程化设计思想 3ZLr"O1l)  
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: DX7Ou%P,mg  
public class MediaPlayer 8s\8`2=  
{   x A@|I#  
private void PlayMp3() =lw4 H_  
{ 9_I[o.q   
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); o<9yaQ;  
} _gis+f/8h  
2&3eAJC  
private void PlayWav() yOn H&Jj  
{ 5VCMpy  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); bf&.rJ0  
} RI7qsm6RN  
:5q^\xmmq  
public void Play(string audioType) rerUM*0  
{   30wYc &H  
  switch (audioType.ToLower()) o;HdW  
  { h'z+8X_t  
    case ("mp3"): OLhWkN,qA  
    PlayMp3(); T<w*dX7F0K  
    break; cN0~;!{i  
    case ("wav"): XY&]T'A  
    PlayWav(); h Kp,4D>2_  
    break;       ^^20vwq  
  }   n#/U@qVgc  
} v]UU&Jq8U  
} lyMJW }T+>  
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。 .2 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。 7=9A_4G!  
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! QH~8 aE_i  
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。 ~)oWSo5ll  
二、面向对象设计思想 b6rzHnl{  
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! U)IsTk~}O  
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: nA{ncTg1\  
public class MP3 ][T9IAn  
{ fJ|Bu("N  
public void Play() 3"2<T^H]  
{ n]kQtjJ  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); fS8XuT  
} _ d(Ks9  
} v ](G?L9b  
|TNiKy  
public class WAV &Nj:XX;X  
{ =PeW$q+  
public void Play() N7Z(lI|a;  
{ .j+2x[`l  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Huug_E+  
} `SSP53R(0  
} J%O[@jX1  
NoSqzJyh  
Public class MediaPlayer W}<M?b4tP  
{ "OlI-^y  
  switch (audioType.ToLower()) ^HOwN<}`#  
  { sk%:Sp  
    case ("mp3"): !$ J)  
        MP3 m = new MP3(); wAj(v6  
    m.Play(); ps{&WT3a  
    break; PEwW*4Xo  
    case ("wav"): }(vOaD|k=  
    WAV w = new WAV(); {U+9,6.`  
w.Play(); MFCbx>#  
    break;       pXh^M{.  
  } 2yQ;lQ`  
}   nFf\tf%8  
  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。 Sf.8Ibw  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) T{v<  
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。 9 up* g  
public class AudioMedia HCe-]nMd  
{ o+6^|RP  
public void Play() J T0,Z  
{ !@]h@MC$7  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); K_w0+oY a  
} *6\`A!C  
} 3ec==.  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 Nsy9 h}+A  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: z? b(|f\!  
public abstract class AudioMedia ADwwiq#E  
{ p1`'1`.3  
public abstract void Play(); gen3"\Og{  
} 7p"~:1hU  
6m;wO r  
public class MP3:AudioMedia J?HZ,7X:  
{ +-KRp1qq  
public override void Play() <}x|@u  
{ MIMPJXT#.  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); )MX1776kU  
} ?-6x]l=]  
} O}\"$n>  
Z:o' +oh  
public class WAV:AudioMedia v'2OHb#  
{ Kw5+4R(5  
public override void Play() bju,p"J1-E  
{ +XaO?F[c  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); q5K/+N^2?  
} )u v$tnP*  
} lG^mW \ O  
L-X _b3E\  
public class MediaPlayer 3!L<=X  
{   e[VJ0 A=  
  //根据需要完成任务的单向分派 nH3b<k;S  
public void Play(AudioMedia media) 0 S`b;f  
{   oT5rX ,8  
  media.Play(); JXa%TpI: E  
} N6 }i>";_;  
} kI1{>vYD  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 vG Lb2Q  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 #.t$A9'  
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: u3?Pp[tM<  
public abstract class VideoMedia Wn9Mr2r!*,  
{ !?>p]0*<  
public abstract void Play(); OmUw.VH  
} Zn=JmZ  
`a1R "A  
public class RM:VideoMedia q'8@0FT0  
{ rQQPs\o  
public override void Play() ^ {]sD}Q"  
{ HuLm!tCu  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); `5 v51TpH  
} 9QM"JEu@  
} :Tl6:=B  
 sCf(h  
public class MPEG:VideoMedia /n3&e  
{ 0o'ML""j  
public override void Play() Jtk.v49Ad>  
{ f`";Q/rG  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ,9j:h)ks?  
} =rtA{g$)+  
} $A!h=]  
v(nQd6;T  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 (R 2P< Zr  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: R"kE5 :  
Chi<)P$^  
public interface IMedia 1Qe!  
{ u2x=YUWb]  
void Play(); !{ )AV/\D  
} k^%ec3l  
 ,8 NEnB  
public abstract class AudioMedia:IMedia l$~bkVNL  
{ 7 |eSvC  
public abstract void Play(); +Q#Qu0_   
} _w,0wn9N$  
s\1_-D5]Z  
public abstract class VideoMedia:IMedia 2]3Jb{8FI>  
{ g4qdm{BL  
public abstract void Play(); xwp?2,<  
} WatLAn+  
5 nIlG  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 9PfU'm|h  
public class MediaPlayer 1kw4'#J8  
{   %IXW|mi  
public void Play(IMedia media) %L|bF"K5;  
{   WMl^XZO  
  media.Play(); /Gv$1t^a  
} HnY"6gTNK  
} DczF0Ow  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ]mT} \b  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 KIl.?_61O  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 imq(3?  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) =]mx"0i[  
{ EuA<{%i  
IMedia media = null; c89vx 9  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) L;t~rW!1  
{ [cAg'R6  
  case ("mp3"): k_^/   
    media = new MP3(); _5`S)G{  
    break; 54DR.>O  
        //其它类型略; X',0MBQ0  
  case ("rm"): q _|5,_a  
    media = new RM(); ?v~3zHK  
    break;   ]<z(Rmn`Q  
  //其它类型略; ffd 3QQ  
} ]c=1-Rl  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Afl'-  
player.Play(media); O7*i;$!R  
} 3s$.l }  
To? bp4  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 A+E@OOw*~  
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。  Hu2g (!  
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。 :R\v# )C  
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。 eyjUNHeh#  
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: :Aiu!}\  
public interface IMediaFactory p+D 6Z'B  
{ sBI%lrO  
IMedia CreateMedia(); !T(Omve)  
} "(VcYQ+  
=}lA|S  
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: ;7*@Gf}R  
public class MP3Factory:IMediaFactory M:f=JuAx  
{ jc`',o'[+  
public IMedia CreateMedia() {S(T1ua  
{ $s!meg@s  
  return new MP3(); 7V``f:#d  
} FQ1oqqr  
} *lF%8k"Al  
//其它工厂略; 3(p6ak2lv  
!_!b \  
public class RMFactory:IMediaFactory C>VZf,JE1  
{ x}j41E}  
public IMedia CreateMedia() ^i1:PlW]  
{ dph6aN(49  
  return new RM(); k(+u"T  
} )B4c;O4t  
} =nZd"t'p|  
//其它工厂略; >g2.z>  
JAlsc]XtO9  
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。 74Wg@! P  
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: Wy )g449  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ?M(Wx  
{ 'PbA/MN  
IMediaFactory factory = null; 6\@, Lb  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) DK%eFCo<~  
{ |%;txD  
  //音频媒体 X;>} ;LiK  
  case ("mp3"): =upP3rw  
    factory = new MP3Factory(); H;&t"Ql.  
    break; .w)t<7 y  
  //视频媒体 %;?3A#  
case ("rm"): Z`t?kXDNoI  
    factory = new RMFactory(); 1=.kH[R  
    break;   0E1)&f  
  //其他类型略; +[9"M+4-  
} XLxr~Yo  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); S,%HW87  
player.Play(factory.CreateMedia()); S`KCVQ>V  
} nJg2O@mRJ  
rM |RGe  
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。 ^u,x~nPXg  
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:  '|T=  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) OG`O i^2  
{ 0VPa;{i/  
IMediaFactory factory = null; W7"sWaOhW  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) !{;RtUPz*  
{     e[!>ezaIY  
  case ("mp3"): eO G%6C%a  
    factory = new MP3Factory(); )>p6h]]a  
    break; >FNt*tX<0  
    //其他类型略; "FS.&&1(  
  case ("rm"): L9)&9 /f  
    factory = new RMFactory(); |pY0IqO  
    break;   RoRVu,1  
  //其他类型略; iKY&gnu"  
} _AHVMsz@  
IMedia media = factory.CreateMedia(); YfKty0  
media.Play(); V|7CYkB8  
} 4/|=0TC;  
UMaKvr-C&  
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。 KW<CU'  
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。 Um<vsR  
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。 -Ma"V  
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: sA.yb,Fw  
zPYa@0I  
<appSettings> iN*@f8gf  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> $n"Llw&)  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> L+L9)8FJ  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 06$9Uz9  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> P0=F9`3wb  
</appSettings> h@d m:=ul  
= xk@Q7$  
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: 5WYU&8+]{:  
private void InitMediaType() DM95Il[/  
{ uX[ "w|  
cbbMediaType.Items.Clear(); Ex3woT-  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) +n dyR  
{ r N7"%dx  
    cbbMediaType.Item.Add(key);  HV(Kz  
} Jt8 v=<@  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; !A o?bs'  
} lOui{QU  
yNL71>w4  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Sj ?'T@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) VUb*,/hxa  
{ 7F4]EA ^  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); E.9F~&DPJ<  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 8^lXM-G-  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; X'm2uOEj  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 8Yh2K}  
factoryDllName).Unwrap(); icmDPq  
IMedia media = factory.CreateMedia(); |sh  U  
media.Play(); e j9G[  
} |.A>0-']M  
?H&p zY~H  
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。 `O/)q^m1L  
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/I-(08!Y:  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 0bE_iu>f'  
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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