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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) 0QJ :  
Vx'82CIC  
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。 rdj_3Utv  
一、传统过程化设计思想 c,@&Z#IZ`  
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: |w; hu]  
public class MediaPlayer {"kE u  
{   Y=G9|7*lO  
private void PlayMp3() .M(')$\U  
{ >- S?rXO  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); /wAx#[c[  
} v9*ugu[K9  
o,qq*}=  
private void PlayWav() v@,n]"  
{ H){}28dX  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); #BPJRNXd  
} eR1SPS1+  
(U_`Q1Jo  
public void Play(string audioType) vbA<=V*P  
{   Kd='l~rby  
  switch (audioType.ToLower()) JRgrg &#  
  { |)TI&T;k  
    case ("mp3"): ~,Y xUn8@  
    PlayMp3(); f%,Vplb  
    break; %<dvdIB  
    case ("wav"): TEJn;D<1I,  
    PlayWav(); I1f4u6\*X  
    break;       }xx"  
  }   O$eNG$7  
} DtEvt+h  
} ]u5B]ZQnA  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 *sJT\J$D[  
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。 gWk?g^KJL  
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! 0Y>5&  
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。 pseN!7+or  
二、面向对象设计思想 bm>N~DC  
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! {UeS_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: 7];AB;0"  
public class MP3 8n&Gn%DvX  
{ !l6Ez_'  
public void Play() P^3`znq{  
{ $Wy(Wtrx|  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); F o k%  
} 1  b&<De  
} SAVA6 64  
k3PFCl~e  
public class WAV EjA3hHJ  
{ F>F2Yql&W  
public void Play() nsA}A~(E  
{ "1P[D'HV4|  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); AONEUSxJ  
} :  I q  
} A4~- {.w=  
|l-~,eRvi5  
Public class MediaPlayer 8(zE^W,[8"  
{ J#'8]p3E  
  switch (audioType.ToLower()) }AW"2<@  
  {  Y+d+  
    case ("mp3"): OA7YWk<K  
        MP3 m = new MP3(); *SK`&V  
    m.Play(); wo+ b":  
    break; 4j1$1C{  
    case ("wav"): #lfW0?Y'  
    WAV w = new WAV(); oBS m>V  
w.Play(); p3,m),  
    break;       [%c5MQ?H  
  } _|Uv7>}J^  
}   ?S<`*O +  
  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。 XN^l*Q?3n  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) \Ota~A  
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。 sRI0;  
public class AudioMedia ^7Rc\   
{ >d3`\(v-  
public void Play() WR"?j 9y_q  
{ B"Ma<"HU  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); b!<\#[ A4  
} drQI@sPp  
} .fgVzDR|+  
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)。 >~;= j~  
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: V8hmfV~=]P  
public abstract class AudioMedia diWi0@  
{ OZR{+YrB^  
public abstract void Play(); ( 5 BZZ  
} L9$`zc  
[xdi.6 %  
public class MP3:AudioMedia `N}aV Ns  
{ PX- PVW  
public override void Play() 8w$q4fg0  
{ V7"^.W*  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); F{G.dXZZ<  
} zCdcwTe  
} p:;`X!  
_Rb>py  
public class WAV:AudioMedia Xqy9D ZIn  
{ L O;?#e7  
public override void Play() Ya &\b 6  
{ z*)kK  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); N(l  
} eakQZ-Q  
} r3NdE~OAi  
"x0/i?pqa  
public class MediaPlayer D0}r4eA  
{   kQ`p\}7_  
  //根据需要完成任务的单向分派 :Vy*MPS5  
public void Play(AudioMedia media) m%cwhH_B  
{   FL {$9o\@  
  media.Play(); ?J@P0(M#  
} 7Ucq(,\./  
} &Nw[J5-"k  
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)。 +O)Y7k{?C5  
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[  
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: ZY|$[>X!  
public abstract class VideoMedia W)<t7q+  
{ $-p9cyk  
public abstract void Play(); feJl[3@tO  
} jN AS'JV  
9$L2 a  
public class RM:VideoMedia <Gna}ALkg  
{ 4" pU\g  
public override void Play()  20]p<  
{ xE rAs}|  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); z?@N+||,.  
} P]O=K  
} '5(T0Ws/w  
-wr_x<7  
public class MPEG:VideoMedia Z7NR%u_|[  
{ <1#hX(Q  
public override void Play() Oye6IT"  
{ =6 3tp 9  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); U4[GA4DZ   
} DKF` xuJP  
} w*]FJ-b<.j  
{rwT4]4  
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。 ~RH)iI  
  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: $*:g~#bh  
WXY-]ir.  
public interface IMedia e$Mvl=NYp\  
{ s!S_Bt):3  
void Play(); h\2iArw8  
} gT(8.<h8  
!;4Hh)2  
public abstract class AudioMedia:IMedia D"2bgw  
{ w"37sv  
public abstract void Play(); ((&5F!+\-  
} CDPu(,^  
+i#s |kKs\  
public abstract class VideoMedia:IMedia G+2 ,x0(  
{ hV+=hX<h  
public abstract void Play(); M?AKJE j5  
} JLt%G^W >  
^X?uAX-RP|  
这样再更改MediaPlayer类的代码: :5F(,Z_  
public class MediaPlayer 0gG r/78   
{   ;XQ27,K&  
public void Play(IMedia media) w:/3%-  
{   yzMGZi`ut  
  media.Play(); fwiP3*j+Nn  
} UmArl)R/  
} Cg|\UKfy$  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 _ds;:*N+qA  
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。 M~n./wyC  
  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。 G{{M' 1  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 0":k[y  
{ LJom+PxF$x  
IMedia media = null; zkiwFEHA=  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) >FKwFwT4D  
{ 80`$F{xcX  
  case ("mp3"): $}'(%\7"  
    media = new MP3(); ~4|Trz2T  
    break; MMUlA$*t  
        //其它类型略; l|{[vZpT  
  case ("rm"): B[q"o I`  
    media = new RM(); Sfa=AV7K  
    break;   1*|/N}g)  
  //其它类型略; C#4_`4{  
} o@7U4#E  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); c%bzrYQvA;  
player.Play(media); !{{gL=_@  
} i"=lxqWeaV  
d WY{x47  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 zWv0y8[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。 yn"4qC#Z  
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。 tj*/%G{Y  
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。 O;5lF  
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: ?;H}5>^8P  
public interface IMediaFactory Pjn{3/*wi  
{ Yg,;l-1  
IMedia CreateMedia(); ,<'>j a C  
} Br15S};Ce  
oam;hmw  
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: o(H.1ESk  
public class MP3Factory:IMediaFactory 9e c},~(  
{ =R~zD4{"  
public IMedia CreateMedia() 0\vG <  
{ N'-[>w7vK2  
  return new MP3(); U$<" . q  
} 89;@#9  
} (KwC,0p  
//其它工厂略; aL`wz !  
"<{|ni}  
public class RMFactory:IMediaFactory KQvSeH>r  
{ Z1:%Aq xP  
public IMedia CreateMedia() .Zj`_5C  
{ {y a .  
  return new RM(); pkae91  
} 6}?d%K  
} p:K%-^  
//其它工厂略; 9X%: ){  
0?( uqjD:  
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。 > <Zu+HX  
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: q5L^>"  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ."=%]l 0  
{ |q 8N$m  
IMediaFactory factory = null; aidQ,(PDj  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) "bDj 00nwh  
{ AFm9"mQrw  
  //音频媒体 Kvo&_:  
  case ("mp3"): >Q!}tbg~9  
    factory = new MP3Factory(); 1YJ?Y  
    break; @4D{lb"{  
  //视频媒体 ^=n7E  
case ("rm"): mJ=V <_  
    factory = new RMFactory(); \wk;Bo  
    break;   =JgR c7  
  //其他类型略; R ZQH#+*t}  
} zSQy  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); j6Sg~nRh  
player.Play(factory.CreateMedia()); M?UUT8,  
} 'j<u0'K@  
<n06(9BF  
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。 Btm _S\1  
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: DKu$u ]Z  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) zfv@<'  
{ H@Ot77(*  
IMediaFactory factory = null; ~/9RSdv7  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) VOZxLyj^9  
{     w5{l-Z  
  case ("mp3"): #IZh}*$  
    factory = new MP3Factory(); r A(A$VR  
    break; 0VSIyG_Z  
    //其他类型略; "n` z`{<n  
  case ("rm"): <<CWN(hQWO  
    factory = new RMFactory(); j&_>_*.y  
    break;   yDKH;o  
  //其他类型略; 7/51_=%kR  
} P1T {5u!T  
IMedia media = factory.CreateMedia(); $x+7.%1m)~  
media.Play(); NWvIwt{  
} _<FUS'"  
h=gtuaR4  
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。 8K-P]]  
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。 k]5tU\;Yw  
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。 $b1>,d'oz  
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: !ess.U&m'  
f"P866@oWn  
<appSettings> #jrlNg4(  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> $zp|()_  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> }Le]qoW['  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> cI@qt>&  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 2m:K %Em6u  
</appSettings> (0b\%;}  
2#R$-* ;#  
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: a-Y6ghs  
private void InitMediaType() un_NBv}  
{ | U"fhG=g  
cbbMediaType.Items.Clear(); EI6kBRMo  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) su%-b\8K  
{ Ih|4ISI  
    cbbMediaType.Item.Add(key); [)s4:V  
} &RARK8 ^  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; xS tsw5d  
} 6h)_{| L)  
T?m@`"L,  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: qz]qG=wmL  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) g"5Kth  
{  P>iZ gv  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); v0oVbHO5<  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ' QG`^@Z  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 5~?6]=hl  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, $j\>T@  
factoryDllName).Unwrap(); QrK%DN  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 3kC|y[.&  
media.Play(); x4c|/}\)*  
} aYT!xdCI  
pXO09L/nv  
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。 /X.zt `  
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: Lk,q~  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 4tLdqs  
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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