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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) qMVuBv  
LD WYFOGQ  
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。 w"kBAi&  
一、传统过程化设计思想 6e,IjocsB  
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: mbhh  
public class MediaPlayer E2o8'.~Yd`  
{   " 5Pqvi  
private void PlayMp3() dJQwb  
{ vfDX~_N  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Iza#v0  
} ,Cm1~ExJ  
{J)gS  
private void PlayWav() m(xyEU  
{ 'T|QG@q  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); C@XnV=J  
} F6DVq8f9  
d@ZXCiA},  
public void Play(string audioType) H2g#'SK@  
{   {P?p*2J'  
  switch (audioType.ToLower()) AKLFUk  
  { Y!c7P,cZ+3  
    case ("mp3"): `} 'o2oZnG  
    PlayMp3(); FFVh~em{  
    break; Xa'b @*o&  
    case ("wav"): &F0>V o  
    PlayWav(); P 2x.rukT|  
    break;       |gk"~D  
  }   L Do~  
} )ARV>(  
} rV%;d[LB  
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。 ki `ur%h  
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。 !8 l &%  
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! r;waT@&C  
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。 8v^AVg  
二、面向对象设计思想 N#Nc{WU 'B  
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! ?$\sMkn  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: j=Q ?d]  
public class MP3 @&E7Pg5  
{ SrdCLT8  
public void Play() "5sUE!)f  
{ 0x,4H30t(  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); }lx'NY~(W  
} }vF=XA  
} apxq] ! `  
U6nC <3f F  
public class WAV 8"wavh|g4  
{ ll"6K I'X  
public void Play() l@<Jp *|  
{ ;,KT+!H$  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 4kNSF  
} XS0NjZW  
} M}" KAa  
~ ^~+p  
Public class MediaPlayer '<C#"2  
{ L_zB/(h  
  switch (audioType.ToLower()) .,p@ee$q  
  { ]INt9Pvqm  
    case ("mp3"): 2-duzc  
        MP3 m = new MP3(); *ES"^N/88  
    m.Play(); >o"0QD  
    break; Jj1lAg 0  
    case ("wav"): S: g 2V  
    WAV w = new WAV(); `Go oSX  
w.Play(); h&Q-QU  
    break;       srU*1jD)  
  } ,UT :wpc^i  
}   ~05(92bK  
  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。 &xFs0R i(  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) OBM&N  
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。 8;,(D# p  
public class AudioMedia `C*psS  
{ ARB^]  
public void Play() 3=lQZi<]%  
{ cn$0^7?  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); @7Nc*-SM  
} 'yAHB* rQR  
} Ve\!:,(Y_  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 v`"BXSmp{  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: u9}LvQh_6,  
public abstract class AudioMedia #|cr\\2*  
{ G'_5UP!  
public abstract void Play(); s(Fxi|v;  
} S#ud<=@!9  
2cJ3b 0Xx  
public class MP3:AudioMedia {*qz<U >  
{ HqA~q  
public override void Play() BMbZ34^e  
{ W^9=z~-h  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); HO8x:2m  
} Ac Y!  
} d a.6Z!a  
r}XsJ$  
public class WAV:AudioMedia +&)&Ny$W  
{ ;u?H#\J,  
public override void Play() hL/  
{ X&Pj  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); c6F8z75U  
} \8-PCD  
} >Q# !.lH$W  
hjoxx F\_  
public class MediaPlayer 0p \,}t\E  
{   wArtg'=X  
  //根据需要完成任务的单向分派 5sF?0P;ln  
public void Play(AudioMedia media) jE, oEt O;  
{   a)M#O\i`  
  media.Play(); OD1>s6uA7  
} \]p[DYBY#  
} kF"G {5  
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)。 k/#321Z  
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。 \kksZ4,  
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: zlN<yZB^  
public abstract class VideoMedia 9y&&6r<I  
{ #-FfyxQ8ai  
public abstract void Play(); Eh?,-!SUQn  
} C'//(gjQ-G  
c9xc@G!  
public class RM:VideoMedia ,W&::/2<7  
{ ,~xX[uB  
public override void Play() 5Og=`T  
{ A^hFRAg4  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 75#&hi/~  
} j[YO1q*  
} ' +[fJ>Le  
J@ pCF@'  
public class MPEG:VideoMedia C XiSin  
{ >_um-w#C  
public override void Play() j.y8H  
{ E6y ?DXW H  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); }Dc?Emb  
} |R$/oq  
} p7Q %)5o  
d+:pZ  
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。 M8' GbF=1  
  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: sAU!u  
0hx EI  
public interface IMedia niP/i  
{ Sg}]5Mn`  
void Play(); p4'Qki8Hd  
} h; 8^vB y  
$P%b?Y/  
public abstract class AudioMedia:IMedia f^[:w1X$sM  
{ OQm-BL   
public abstract void Play(); FYu=e?L  
} XDrNc!XN  
4^rO K  
public abstract class VideoMedia:IMedia J$Nc9 ?|ZZ  
{ O E56J-*}x  
public abstract void Play(); 7|eD}=jy  
} 00)=3@D  
jZvQMW  
这样再更改MediaPlayer类的代码: WAt| J2  
public class MediaPlayer /5c;,.hm1R  
{   ]f"l4ay@M  
public void Play(IMedia media) $s-HG[lX[  
{   \+B+M 7  
  media.Play(); ]@MBE1M  
} C 9:5c@G  
} qdeS*r p\  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 -P>f2It  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 w- .=u3  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 m"Y|xvIA  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  B Ji  
{ cfEi]  
IMedia media = null; 2m/=0sb\{  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) H6PS7g"  
{ BVpRkUC"  
  case ("mp3"): >B9|;,a  
    media = new MP3(); w\z6-qa  
    break; w;p!~o &  
        //其它类型略; 0au\X$)Q  
  case ("rm"): zg=F;^oZ<  
    media = new RM(); 4uG:*0{Yx  
    break;   Nn;p1n dN  
  //其它类型略; WhHnF*I  
} z rV  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); h5?yrti  
player.Play(media); /"M7YPX;  
} -K K)}I`  
`II/nv0jn  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 L:g!f  
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。 S4?N_"m9  
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。 ?!J{Mrdn  
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。 m pWmExQ  
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: BiUOjQC#  
public interface IMediaFactory .v3~2r*&  
{ naT;K0T=  
IMedia CreateMedia(); . !|3a  
} ,\BGxGNAmV  
s2-p -n  
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: Uxq9H  
public class MP3Factory:IMediaFactory cH!w;U b]  
{ S>oQm  
public IMedia CreateMedia() noBGP/Av=:  
{ J c~{ E  
  return new MP3(); W1 qE,%cx  
} ^&W(|R-,J&  
} KF"&9nB  
//其它工厂略; >6(91J  
)NwIEk>Tf  
public class RMFactory:IMediaFactory |hprk-R*OH  
{ ?4U|6|1  
public IMedia CreateMedia() '}D$"2I*  
{ "Oh(&N:U  
  return new RM(); iS{8cN3R  
} tC=`J%Ik  
} D:gskK+o6M  
//其它工厂略; , LP |M:  
;@$B{/Q  
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。 %y/8i%@6  
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: #*[G,s#t^  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 5mD]uB9  
{ vbeYe2;(  
IMediaFactory factory = null; Cku&s  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) q>T7};5m2  
{ 8yH*  
  //音频媒体 F~cvob{  
  case ("mp3"): SV4a_m?  
    factory = new MP3Factory(); 2<*DL 6  
    break; 6Y|jK< n?H  
  //视频媒体 ",\,lqV  
case ("rm"): APgP*,  
    factory = new RMFactory(); qn+b*4  
    break;   < xm>_~,w  
  //其他类型略; [4qx+ypT  
} ~ l'dpg  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); lkWID  
player.Play(factory.CreateMedia()); $~|#Rz%v  
} :dtX^IT  
.CClc(bO_/  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 s.E}xv  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: 4wZ{Z 2w  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Kzw )Q  
{ H h4G3h0  
IMediaFactory factory = null; F]hKi`@  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) l%?D%'afN  
{     U`D.cEMfH  
  case ("mp3"): TS9=A1J#  
    factory = new MP3Factory(); H}OOkzwrA  
    break; cC_L4  
    //其他类型略; D2`tWRm0  
  case ("rm"): gxX0$\8o7  
    factory = new RMFactory(); p:9)}y  
    break;   KB$s7S"=  
  //其他类型略; GT[,[l  
} u; xl}  
IMedia media = factory.CreateMedia(); xhAORhw#  
media.Play(); w7H.&7rF  
} ZI  q!ee  
kMGK 8y  
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。 g.v)qB  
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。 nwk66o:|  
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。 >9o(84AxIH  
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: /qW5M4.w  
$td=h)S^`  
<appSettings> 18|i{fE;  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ;* vVucx  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> %rpJZ t  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> F)we^'X  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 6t0!a@t  
</appSettings> etX &o5A  
Yq;|Me{h  
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: ,"PKGd]^  
private void InitMediaType() 47R4gs#W  
{ 8*nl Wl9qo  
cbbMediaType.Items.Clear(); /YbyMj*  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) oaI|A^v  
{ ESk<*-  
    cbbMediaType.Item.Add(key); lF]cUp#<  
} U2*g9Es  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 78v4c Q Y  
} B5>1T[T'-  
>^#OtFHuT)  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: TO.71x|  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) H+:SL $+<o  
{ jXEuK:exQ  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); sp4J%2b  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); -e"~UDq`  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; y$VYWcFE  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, I$K?,   
factoryDllName).Unwrap(); &TqY\l  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 93="sS  
media.Play(); &UhI1mi]h  
} ?UC3ES  
_pSCv:3T  
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。 M{U{iS  
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: J`U\3:b`SP  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 X|'EyZ  
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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