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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) MY<!\4/  
0p>:rU~  
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。 6B;_uIq5  
一、传统过程化设计思想 _[OEE<(  
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: ZvnZ}t >?  
public class MediaPlayer 1M~:]}*<  
{   .{]c&Ef+f  
private void PlayMp3() 8 {4D|o#O  
{ $L#Z?76v  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); w7t"&=pF7  
} <j8&u/Za~'  
fkv{\zN  
private void PlayWav() N>6yacTB  
{ u.L8tR:(  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ! ^*;c#  
} v$Y1+Ep9  
Yq hz(&*)  
public void Play(string audioType) 9uq+Ve>  
{   8apKp?~yW  
  switch (audioType.ToLower()) Hj4w i|  
  { Uo[5V|>X6  
    case ("mp3"): hq8/`u YF  
    PlayMp3(); zUUxxS_?  
    break; _~S^#ut+  
    case ("wav"): W Pp\sIP  
    PlayWav(); zRJKIm  
    break;       l6DIsR  
  }   xc]C#q  
} $:gSc &mx  
} C(|T/rQ-  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 4FHX#`  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 ~lalc ^  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! gl7vM  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 "1`i]Y\'  
二、面向对象设计思想 M Xt +  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ]S2[eS  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: gS<{ekN  
public class MP3 pS@VLXZP  
{ :-W CW);N  
public void Play() Jgv>$u  
{ - 2na::<K  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); bZ22O"F  
} QGz3id6  
} pQMpkAX  
xEZVsz  
public class WAV @61N[  
{ _BLSI8!N@  
public void Play() >5vl{{,$K  
{ er7/BE&  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 09;'z  
} tG ^?fc  
} sd@gEp)L  
FQ~ead36C  
Public class MediaPlayer iN/!k.ybW}  
{ HYYx*CJ)  
  switch (audioType.ToLower()) [#rdfN'?U  
  { eKFc W5O  
    case ("mp3"): (xSi6EZ6;  
        MP3 m = new MP3(); 8qYGlew,  
    m.Play(); %b%<g%@i  
    break; i~s9Ot  
    case ("wav"): Hkz~9p  
    WAV w = new WAV(); +xdFkc  
w.Play(); ,, #rv-*  
    break;       `::'UfHc  
  } YM.IRj2/1  
}   H6\ x.J^,  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 %TTL^@1!b  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) {*Wwu f.  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 )I-?zyL  
public class AudioMedia oS|~\,p"  
{ Y*`A$  
public void Play() I4X+'fW,  
{ G@<lwnvD*J  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); \C2P{q/m  
} {,C8}8 a W  
} % ih7Jt  
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)。 #`)-$vUv^f  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: hRZS6" #  
public abstract class AudioMedia j{-7Pf8A  
{ ;OCI.S8  
public abstract void Play(); /z?7ic0  
} M"l rwun^  
oUKbzr/C  
public class MP3:AudioMedia 0?;Hmq3  
{ [T#a1!  
public override void Play() xI\s9_"Qy  
{ Fl3r!a!P,  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); d47:2Zj  
} +C;#Qf  
} svRaU7<UDN  
R$&&kmJ  
public class WAV:AudioMedia C2|2XL'l(C  
{ =y]b|"s~2  
public override void Play() $AhX@|?z  
{ 4m(>"dHP  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); -R \ @W q@  
} k3.p@8@:  
} 3udIe$.Q  
?BvI/H5d  
public class MediaPlayer j!o3g;j  
{   "LIii1]k  
  //根据需要完成任务的单向分派 y-q?pqt  
public void Play(AudioMedia media) o9d$ 4s@/  
{   ;Hp'x_xQ  
  media.Play(); *vE C,)  
} v oS"X  
} l@J|p#0q  
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)。 RGuHXf  
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。 j3-6WUO  
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: >^GCSPe  
public abstract class VideoMedia s1$#G!'  
{ Cj9O [  
public abstract void Play(); iT9Ex9RL  
} (Tb0PzA  
|ylTy B  
public class RM:VideoMedia B(Q.a&w45t  
{ {u6fa>R&$  
public override void Play() Q~!hr0 ZR  
{ sq|@9GS0T  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 9<c4y4#y  
} `v2l1CQ: ^  
} Ngc+<  
w$:)wyR-  
public class MPEG:VideoMedia SWd[iD  
{ -mw \?\2{  
public override void Play() q &6=oss!  
{ &B0&183  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); oYErG] ,  
} Xq!tXJ)  
} Cwf$`?|W  
Rj;e82%%N  
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。 6="&K_Q7  
  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: .ehvhMuG|  
<FT\u{9$  
public interface IMedia #$C]0]|  
{ q=i<vcw  
void Play(); LK/V]YG  
} n$Fm~iPo,  
H{zuIN/.1  
public abstract class AudioMedia:IMedia W2Z]?l;vQQ  
{ Jxw:Jk ~  
public abstract void Play(); U (7P X`1  
} Y[?Wt/O;  
arL&^]JnZ,  
public abstract class VideoMedia:IMedia G6VHl:e7z  
{ (w B[ ]O$@  
public abstract void Play(); ^uEl QI  
} |L{dQ)-'l  
=e{KtX.  
这样再更改MediaPlayer类的代码: &'\+Z  
public class MediaPlayer gt(nZ  
{   A8(PI)Ic.  
public void Play(IMedia media) qk1D#1vl  
{   &7u Ra1/R  
  media.Play(); # h|< >  
} |o) _=Fx  
} tKGsrgoV  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ^WPV  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 +%9Y7qol  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 J c^ozw  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) f_XCO=8'v  
{ :"IH*7xp  
IMedia media = null; OVf|4J/Yx  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 0j MI)aY.  
{ F|{?GV%hF  
  case ("mp3"): 5B/\vLHg4  
    media = new MP3(); FY*0gp  
    break; Jo+C!kc  
        //其它类型略; bl-s0Ax-  
  case ("rm"): jk}PucV  
    media = new RM(); GFkte  
    break;   c &(,  
  //其它类型略; o e"ShhT  
} 4\es@2q  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); /loN Outw  
player.Play(media); :]hfmWC   
} XhV"<&v  
O#Hz5 A5  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 !iOu07<n&D  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。  +@7R,8  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 EA#!h'-s  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 L-gF$it\*b  
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: E |3aiC,5  
public interface IMediaFactory {z_pL^S'52  
{ ^IkMRlJh%  
IMedia CreateMedia(); zZiVBUmE<  
} JdEb_c3S  
_'a4I;  
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: TY?io@  
public class MP3Factory:IMediaFactory Ve) :I  
{ h(sKGCG  
public IMedia CreateMedia() &H{>7q#r  
{ O0YGjS|d  
  return new MP3(); 4q8%!\A+  
} $dw;Kj'\  
} '8 #*U  
//其它工厂略; >i E  
\vQ (  
public class RMFactory:IMediaFactory U6PUt'Kk@  
{ '|R|7nQAj  
public IMedia CreateMedia() a9Rh  
{ M!'tD!NWc  
  return new RM(); I =pdjD  
} -H]O&u3'c  
} M - TK  
//其它工厂略; ,Z"sh*  
/VkJ+%}+j  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 S/jHyJ,  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: 6 dMpd4"\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ep|u_|sB/r  
{ ,fFJSY^  
IMediaFactory factory = null; z[OEg HI  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) e(A&VIp  
{ Mla,"~4D5  
  //音频媒体 cG6+'=]3<  
  case ("mp3"): \v Go5`  
    factory = new MP3Factory(); 4+:u2&I  
    break; n1h+`nsf  
  //视频媒体 rD?o97  
case ("rm"): ]A[~2]  
    factory = new RMFactory(); C?k4<B7V  
    break;   k2;yl _7  
  //其他类型略; ppA8c6  
} G>"[nXmcu  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); :;QLoZh^  
player.Play(factory.CreateMedia()); [MG:Ym).2`  
}  >TgO|mq  
JG4I-\+H  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 F!8425oAw  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: F{H y@7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) %## bg<  
{ _qfdk@@g  
IMediaFactory factory = null; GEgf_C!%@  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) yMxS'j1  
{     (?(ahtT4T  
  case ("mp3"): :+n7oOV  
    factory = new MP3Factory(); 5Jp>2d  
    break; M Cz3RZK  
    //其他类型略; k9 E ?5  
  case ("rm"): ruVm8 BO  
    factory = new RMFactory(); ZN^Q!v  
    break;   '|.u*M,b  
  //其他类型略; ( ;q$cKy  
} 4"@yGXUb  
IMedia media = factory.CreateMedia(); '_8Vay~  
media.Play(); +8"H%#~  
} h#>67gJV  
1L ow[i  
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。 z$A5p4=B'^  
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。 r&w>+KIt  
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。 6O?O6Ub  
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: @M-bE=  
;|c,  
<appSettings> ):\L#>:w  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> EP @=i  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> a<Ta*:R$0  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> @<+(40`*  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 4 Q.70  
</appSettings> O<5bsKw'r  
Qw ED>G|  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: ZtiOf}@i\  
private void InitMediaType() &E~7ty'  
{ %pdfGM 9g  
cbbMediaType.Items.Clear(); WA+v&* ]  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) EC7o 3LoND  
{ p n)5neX{  
    cbbMediaType.Item.Add(key); e_e|t>nQ  
} mGX;JOjZ  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 59LIK&w  
} yl*S|= 8;k  
U i;o/Z3  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 6Dch+*4*@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) h&XyMm9C  
{ t}K?.To$  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); =+u$ZZ0+]o  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 7@ZL(G  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; /3fo=7G6  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, p 7sYgz  
factoryDllName).Unwrap(); r\yj$Gu>(  
IMedia media = factory.CreateMedia(); )pJzw-m"  
media.Play(); /bVI'fT  
} }'3V(;9  
WZ ZD  
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>mDT  
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: = hpX2/]  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 +`ZcYLg)#  
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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