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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) @2~;)*  
'F^1)Ga$  
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。 i|xC#hV  
一、传统过程化设计思想 ! Q8y]9O  
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: L5 wR4Ue)  
public class MediaPlayer P@0J!  
{   GK[9Cm"v  
private void PlayMp3() pHKc9VC  
{ OCu/w1 bc  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); g f<vQb|  
} C$d b) 5-  
D%= j@  
private void PlayWav() 6J <.i  
{ ZU;nXqjc  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); tu^C<MV  
} G%>{Z?!B  
Ry40:;MYN  
public void Play(string audioType) jt0f*e YE8  
{   Pp.] /;  
  switch (audioType.ToLower()) y\=^pla  
  { :Q}Zb,32  
    case ("mp3"): z,RjQTd  
    PlayMp3(); CQs,G8 \/  
    break; xHe "c<  
    case ("wav"): C8O<fwNM  
    PlayWav(); qG3MyK%O\  
    break;       eMtQa;Lc9o  
  }   #i=m%>zjN  
} i)(-Ad_  
} 47)\\n_\z  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 +o]J0Gu  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 (gUVZeVFP  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! _QneaPm%  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 Yv3 P]6c.  
二、面向对象设计思想 !$p E=~1C  
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! %zN~%mJG  
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: ^fP5@T*f  
public class MP3 M4e8PRlI  
{ ,4r 4 <  
public void Play() 0 *]ZC'pm  
{ PnH5[4&k  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); L-Mf{z  
} ri49r*_1  
} ^nLk{<D35  
~&WBA]w'+  
public class WAV *9US>mVy  
{ q! WiX|P  
public void Play() kR <\iT0j  
{ 5Vr#>W  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 'VV"$`Fu"  
} <CWOx&hr  
} tlgg~MViS  
@2sr/gX^  
Public class MediaPlayer 71Y3.1+  
{ Pu(kCH{  
  switch (audioType.ToLower()) ;Q<2Y#  
  { t\O#5mo  
    case ("mp3"): SmV}Wf  
        MP3 m = new MP3(); QC(ce)Y  
    m.Play(); |P-kyY34  
    break; cA~bH 6  
    case ("wav"): FAq9G-\B  
    WAV w = new WAV(); 2+yti,s+/  
w.Play(); {d%hkbN+{  
    break;       +A1xqOB  
  } !.7m4mKzo  
}   NYeL1h)l  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 dvLL~VP  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) =00 sB  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 _Nf%x1m5s  
public class AudioMedia cHJ4[x=  
{ Y8/&1s_  
public void Play() u6 4{w,  
{ 2>)::9e4  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); P}vk5o'  
} bQHJ}aCi  
} yY!@FGsA  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 8 -9<r  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: R#Z m[S  
public abstract class AudioMedia VP^{-mDph  
{ awSi0*d~  
public abstract void Play(); vb$i00?  
} {w ]L'0ES[  
7b(r'b@N  
public class MP3:AudioMedia PQ" v  
{ Wqe0m_7  
public override void Play() " t,ZO  
{ Z& bIjp  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); GK{~n  
} foe)_  
} `~1#X  
*LQt=~  
public class WAV:AudioMedia e09QaY  
{ "sed{?  
public override void Play() X\5EF7:S  
{ 0e j*0"Mq  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); =- !B4G$  
} !*}E  
} mzcxq:uZ5  
nX<yB9bXDg  
public class MediaPlayer BX2}ar  
{   FLQ^J3A,I  
  //根据需要完成任务的单向分派 _r`(P#Hy  
public void Play(AudioMedia media) dZ Ab' :  
{   } A}Vd:#  
  media.Play(); iThf\  
} |9mGX9q  
} C^!~WFy  
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>#-NPU$  
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。 u+ 8wBb5!  
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: 5yf`3vV|3@  
public abstract class VideoMedia b7HT<$Wg  
{ uf`/-jY  
public abstract void Play(); wpOM~!9R  
} /p)y!5e  
Hqb-)8 ~  
public class RM:VideoMedia B] PG  
{ VVc-Dx  
public override void Play() ,PX7}//X^  
{ uP1]EA  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); `)M&^Z=D  
} ]E1|^[y  
} -uB*E1|Q  
6\m'MV`R!  
public class MPEG:VideoMedia &zHY0fxX  
{ fjHd"!)3  
public override void Play() c  
{ q^b12@.  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); vZIx>  
} :~~\{fm  
} :-j/Y'H_  
/Tp>aW%}"  
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。 +[#^c3x2  
  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: fAD {sg  
(n2=.9k!  
public interface IMedia [L?WM>]%  
{ jNAboSf2Y  
void Play(); r: ,"k:C  
} u4Z Accj  
!lI1jb"  
public abstract class AudioMedia:IMedia <\L=F8[  
{ :D:J_{HJ  
public abstract void Play(); ;RW5XnVx  
} dDqT#N?Y  
Z`ZML+;~6  
public abstract class VideoMedia:IMedia XpdjWLO]C<  
{ $~T|v7Y%  
public abstract void Play(); SKJ'6*6  
} Cp#}x1{  
PBAQ KQ  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 'L2[^iF9  
public class MediaPlayer Jy0(g T  
{   |qb-iXW=  
public void Play(IMedia media) &IFXU2t}  
{   <^adt *m  
  media.Play(); Ar`U / %Cu  
} BsYJIKfW  
} Rc~63![O.  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ,772$7x  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 %D[6;PT  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 w=ZK=@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +\Je B/F  
{ j`-9.  
IMedia media = null; 67wq8|  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) kQ.3J.Q5  
{ !D 9V9p  
  case ("mp3"): =]-D_$S~  
    media = new MP3(); MQVEO5   
    break; W 6CNMI]  
        //其它类型略; 8[u$CTl7a  
  case ("rm"): SOvo%L@  
    media = new RM(); uD4$<rSHb  
    break;   l6-%)6u>  
  //其它类型略; ExSy/^4f  
} JjHQn=3AJ  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ?YnB:z*eV  
player.Play(media); %kiPE<<x  
} 6{2 9cX.  
\C`2z]V%  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 t,qz%J&a  
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。 CPu~^ik  
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。 `YK#m4gc  
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。 0|~3\e/QV  
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: Oyy E0  
public interface IMediaFactory ?I 7hbqQd  
{ fUB+9G(Bx  
IMedia CreateMedia(); Kk/cI6`W  
} \`YV)"y" ~  
fCi1JH;  
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: `^ uX`M/  
public class MP3Factory:IMediaFactory h5@JS1cY  
{ \PK}4<x}  
public IMedia CreateMedia() u=sZFr@m[  
{ 6"La`}B(T8  
  return new MP3(); j6BFh=?D  
} =T|m#*{.L  
} vtXZ`[D,l)  
//其它工厂略; YJB f~0r  
[K`d?&  
public class RMFactory:IMediaFactory LS4E.Xdn  
{ ^vo]bq7  
public IMedia CreateMedia() $e,'<Jl  
{ $%5!CD1)  
  return new RM(); 4"Pf0PD:  
} # |,c3$  
} >2K:O\&  
//其它工厂略; >~\CiV4^  
7R>Pk9J  
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。 <_-8)abK  
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: IHj9n>c)[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) r~T3Ieb  
{ 41\V;yib  
IMediaFactory factory = null; ?., 2EC=+  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) w(nQ:;oC  
{ L_}F.nbS5  
  //音频媒体 7)y +QU]  
  case ("mp3"): ]f3R;d  
    factory = new MP3Factory(); KJ8Qi+cZ  
    break; r<-@.$lf  
  //视频媒体 :tBZu%N/N  
case ("rm"): d ]Mjr2h  
    factory = new RMFactory(); _~uYNvmg  
    break;   be~'}`>  
  //其他类型略; Bc51 0I$c  
} <84d Vg  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); }G 1hB#j  
player.Play(factory.CreateMedia()); 9d&}CZr  
} j'|`:^ Sy  
rfhvdwwD  
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。 4AuJ1Z  
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: ZVz`-h B  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) t}-rN5GO  
{ R?+:Js/  
IMediaFactory factory = null; G:{\-R'  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) r#/Bz5Jb*  
{     C07U.nzh  
  case ("mp3"): ;.b^A  
    factory = new MP3Factory(); (Kaunp5_`  
    break; K"9V8x3Wg  
    //其他类型略; w"BMJ+  
  case ("rm"): ah0  
    factory = new RMFactory(); lcEin*Oc  
    break;   IT\ x0b cv  
  //其他类型略; O_y?53X  
} F(;C \[Ep  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 5tl uS  
media.Play(); GYN Lyd)  
} cY[qX/0~  
F9 C3i  
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。 ;n=A245W\  
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。 [;hCwj#  
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。 SDICN0X*  
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: Y!lc/[8  
5 _ a-nWQ  
<appSettings> dE|luN~  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ,5thD  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> -XARew  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> PU^@BZ_m  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> P(Ve' wOaf  
</appSettings> XpibI3:<  
xzTF| Z\  
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: Z^yhSbE{5  
private void InitMediaType() .?p\=C@C+  
{ };@J)}  
cbbMediaType.Items.Clear(); IRl(H_.  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) +~1~f'4J  
{ \t@4)+s/)  
    cbbMediaType.Item.Add(key); #[ch?K  
} 7.tEi}O&_g  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; gVI2{\a  
} d]w%zo,yr  
yaKw/vV  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: bcC+af0L  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Ve^rzGU  
{ r&c31k]E  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Z7Xic5PI{4  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); eFdN"8EW  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; rLOdQN  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, c-hhA%@Wq  
factoryDllName).Unwrap(); Jl(G4h V'\  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Ug,23  
media.Play(); zV"oB9\9O  
} ,?zOJ,wl  
Z@b GLS  
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。 &u7oa  
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: om}jQJ]KH  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 N(BCe\FV  
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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