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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) [H5BIM@{  
@Z2^smf  
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。 o4F(X0  
一、传统过程化设计思想 ALXie86a8  
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: 7w51UmO  
public class MediaPlayer +nU=)x?38  
{   ~ NZC0&  
private void PlayMp3() IB\O[R$x  
{ }NpN<C+  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); wlsq[x P  
} F0x'^Z}Q;  
7*\Cf qrU  
private void PlayWav() n5>OZ3 E@  
{ HP2J`>oo  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); s&7TARd  
} DrA\-G_7  
(j?ckah%V  
public void Play(string audioType) ;fe~PPT  
{   0"J0JcFX  
  switch (audioType.ToLower()) t5RV-$  
  { =M`Xu#eRk  
    case ("mp3"): '|J~2rbyr  
    PlayMp3(); *w$3/  
    break; x|`BF%e/v  
    case ("wav"): t 0.71(  
    PlayWav(); r&3EM[*Iw  
    break;       %fMFcL#h  
  }   N.UeuLz  
} ,xI FF-[0  
} W:8pmI  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 Kw=][}d`D  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 z07Xj%zX9  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! i62GZe E  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 PvB{@82  
二、面向对象设计思想 +; / s0  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! D=@bPB>  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: hg2UZ% Y  
public class MP3 e?_uJh"  
{ = P$Q;d  
public void Play() `G:I|=#w  
{ *aW:Z6N  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); QWwdtk  
} &lnM 1W  
} $O_{cSKg7  
ftxy]N LF  
public class WAV Qv6-,6<  
{ Q8D#kAYw  
public void Play() oy\U\#k   
{ .<4U2h  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Qz4Do6#y  
} rT(b t~Z  
} yb6gYN  
LK+67Y{25  
Public class MediaPlayer @{{6Nd5  
{ >S>B tR l  
  switch (audioType.ToLower()) bF'Jm*f  
  { DT3"uJTt  
    case ("mp3"): qs {wrem  
        MP3 m = new MP3(); >|aVGY  
    m.Play(); KAg-M#  
    break; Fv<3VKueK[  
    case ("wav"): _N:GZLG  
    WAV w = new WAV(); 5Nl?Km~  
w.Play(); <w3_EO  
    break;       !v. <H]s)  
  } lYT_Y.%I  
}   [ji')PCAi;  
  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。  kMZo7 y  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) I%l2_hs0V  
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。 x>tsI}C  
public class AudioMedia -ImV Xy]?  
{ YI>9C 76L  
public void Play() e$7KMH=  
{ f4Ob4ah!(  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); %UlgG 1?A  
} ,\T7{=ZG\!  
} A1n4R  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 _+,>NJ  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: {r%T_BfY  
public abstract class AudioMedia n0Qp:_2z  
{ &v#pS!UOj  
public abstract void Play(); XT?wCb41R  
} Clb7=@f  
7(d#zu6n  
public class MP3:AudioMedia *dN_=32u  
{ '<$*N  
public override void Play() :7~DiH:Q  
{ mVEIHzk2b  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ;3XOk+  
} 6)c-s|#  
} {YG qa$+\  
p'A43  
public class WAV:AudioMedia '61>.u:2  
{ "U/yq  
public override void Play() Nw{Cu+AwG  
{ jq%}=-%KE  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); tz5\O}  
} CB#B!;I8v  
} ]k8f1F  
f@2F!  
public class MediaPlayer Yv.7-DHNl  
{   Xl:.`{5L  
  //根据需要完成任务的单向分派 A76H M@Q  
public void Play(AudioMedia media) %aV~RB#  
{   ~C>clkZ  
  media.Play(); rv`GOta*  
} 1 @i/N  
} nok-![  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 "'C5B>qO  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 9h/Hy aN  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: .>Qa3,v5  
public abstract class VideoMedia v#EFklOP  
{ [8Fn0A  
public abstract void Play(); ?aI. Z+#  
} Ri\\Yb  
f!H/X%F  
public class RM:VideoMedia H%>^_:h  
{ B<ue}t  
public override void Play() > `mV^QD  
{ %=$Knc_!T^  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); >.I9S{7  
} uA V7T/'  
} WrS>^\:  
ra2{8 x  
public class MPEG:VideoMedia zI\+]U'  
{ ksTK'7*  
public override void Play() 4)8e0L*[B?  
{ HYL['B?Wid  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); )x~ /qHt  
} PE g]z  
} 4Y1dkg1y  
FmFjRYA W  
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。 J~n|5* cz  
  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: W23Q>x&S  
Te`@{>  
public interface IMedia [jksOC)@4  
{ 9s*QHCB0  
void Play();  Q7-iy  
} B3pjli  
Kr[oP3  
public abstract class AudioMedia:IMedia s4QCun~m  
{ )%PMDG|  
public abstract void Play(); {pA&Q{ ^  
} *;xGH  
3@:O1i  
public abstract class VideoMedia:IMedia MkhD*\D /  
{ )+DDIq  
public abstract void Play(); w!z* ?k=Da  
} IMBjI#\  
R1/c@HQw?  
这样再更改MediaPlayer类的代码: =XK}eQ_d  
public class MediaPlayer i"x V=.  
{   ,FXc_BCx4  
public void Play(IMedia media) 7XLqP  
{   rxqSi0p  
  media.Play(); ve:Oe{Ie{  
} 8&nb@l  
} 3,K\ZUU.,  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Pd-LDs+Ga  
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。 `HO] kJpX  
  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。 s 0_*^cZ  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (> _Lb  
{ bt(Y@3;  
IMedia media = null; )EQz9  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) v~yw-}fk%  
{ ' MBXk2?b  
  case ("mp3"): w/"vf3}(9  
    media = new MP3(); gcB hEw  
    break; ^b|I^TN0  
        //其它类型略; =<7z :]  
  case ("rm"): 2W`WOBz  
    media = new RM(); Xs# _AX  
    break;   JWYe~  
  //其它类型略; J@"UFL'^  
} ,RM8D)m\  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); dpK -  
player.Play(media); G.^)5!By  
} QqRF?%7q"q  
'2hy%  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 2g~ @99`  
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。 : p)R,('g  
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。 ij! ],  
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。 D4C:%D  
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: 7qZC+x6_L  
public interface IMediaFactory d7mn(= &  
{ }2;iIw`  
IMedia CreateMedia(); 9_nbMs   
} '=%`;?j  
$(+xhn(O  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: K0>+-p oL  
public class MP3Factory:IMediaFactory 1KbZ6Msy  
{  S,ea[$_  
public IMedia CreateMedia() MBU|<tc  
{ ;']u}Nh  
  return new MP3(); -*Rf [|Z  
} .@%L8_sMR  
} PTLlLa85<  
//其它工厂略; fQ~TZ:UrU  
TnKv)%VF  
public class RMFactory:IMediaFactory UP$>,05z6  
{ L6DYunh}^N  
public IMedia CreateMedia() k52IvB@2  
{ MmfBFt*  
  return new RM(); Rd5-ao4  
} EI7n|X a1q  
} [3s-S+n @  
//其它工厂略; p5tb=Zg_  
(QL:7  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 ok0ZI>=,  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: |m6rF7Q  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ]s\vc:cc?  
{ 0nL #-`S  
IMediaFactory factory = null; Yj*T'<e  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ~CbiKez  
{ pgiZA?r*<  
  //音频媒体 2O*At%CzW  
  case ("mp3"): /]'&cD 1  
    factory = new MP3Factory(); n6.Z{Q'b  
    break; 8Iu6r}k?~`  
  //视频媒体 q g=`=]j  
case ("rm"): {? Y \T  
    factory = new RMFactory(); U;4i&=.!  
    break;   "uT2 DY[  
  //其他类型略; Y0krFhL'x0  
} 9jY+0h*uP  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); {:*G/*1[.  
player.Play(factory.CreateMedia()); ej@4jpHQN  
} @'):rFr@F  
{6GX ?aw'  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 8/(}Wet  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: >l><d!hw  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) wdfbl_`T  
{ iQ(j_i'+!I  
IMediaFactory factory = null; k}qQG}hB  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 1.k=ji$D0  
{     LH)1IGAx2y  
  case ("mp3"): i!*<LIq  
    factory = new MP3Factory(); axph]o@ y@  
    break; s>I]_W)Pt  
    //其他类型略; s R>>l3H  
  case ("rm"): f S/:OnH  
    factory = new RMFactory(); M>Tg$^lm  
    break;   aJf3rHX  
  //其他类型略; u"(NN9s  
} Y'~O_coG  
IMedia media = factory.CreateMedia(); !j`<iPI7B  
media.Play(); m BFNg3_  
} kP+,x H)1  
S|)atJJ0G"  
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。 3@\/5I xn  
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。 e)B1)c8s  
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。 B>>_t2IU  
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: 8 yi#] 5`Q  
dm[cl~[ Q  
<appSettings> >'W,8F  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> R:&y@/JY8[  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ]xMZo){[|  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> {6h 1  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ^h2+""  
</appSettings> \wsVO"/  
2wB *c9~  
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: %L- qAI&V  
private void InitMediaType() ]r3/hDRDL@  
{ Qs za,09  
cbbMediaType.Items.Clear(); Y:O|6%00Y  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) & [@)Er=  
{ %LP4RZ  
    cbbMediaType.Item.Add(key); , +J)`+pJx  
} k<Gmb~Tg1  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; AVw oOv J  
} i 0/QfB%O  
b way+lh  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: @@U  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) >AX_"Q~  
{ ZCj1Cz]"l<  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); SyI~iW#Y1  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Qt {){uE  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; bAH<h   
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 2^ ]^Yc  
factoryDllName).Unwrap(); CN ( :  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 0Zwx3[bq6K  
media.Play(); qhvT,"  
} 3{|~'5*  
1!G}*38;  
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。 1}Q9y`65  
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: &.DRAD)  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 7r' _p$  
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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