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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) |'1.a jxw  
R;pW,]}g,  
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。 B)[RIs  
一、传统过程化设计思想 S9P({iZK  
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: :e=7=|@7  
public class MediaPlayer 0RtZTCGO  
{   zN!yOlp5  
private void PlayMp3() y>x"/jzF#  
{ >!@D^3PPA  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); D.:`]W|  
} C5-u86F  
c:Cw #  
private void PlayWav() +B " aUF  
{ ]o]`X$n  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); lY"l6.c  
} uP%VL}% 0  
K"XwSZ/  
public void Play(string audioType) ;"0bVs`.^e  
{   APF`b  
  switch (audioType.ToLower()) 8 <;.[l  
  { :t!J 9  
    case ("mp3"): t2{(ETV  
    PlayMp3(); #K:iB*  
    break; >*gf1"  
    case ("wav"): )cRHt:  
    PlayWav(); Xe\}(O  
    break;       Mn/  
  }   NR(rr.  
} ]^.`}Y=`g  
} )e P Qxx  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 guYP|  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 u`Nrg<  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! `Zo5!"'  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 D$)F X(  
二、面向对象设计思想 &$CyT6mb^  
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! aC1 xt(  
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: <:/aiX8  
public class MP3 Q+K]:c  
{ j -o  
public void Play() =v\}y+ Yh  
{ ~m=Z>4M  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); DL~! ^fx  
} ~l'[P=R+8  
} g~K-'Nw  
dfVI*5[Z  
public class WAV $aTo9{M^  
{ CpN*1s})d  
public void Play() |AvsT{2  
{ C'A D[`p  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); sOWP0x  Y  
} !lEV^SQJs  
} d:&cq8^  
7SkW!5  
Public class MediaPlayer Z%.L d2Q{  
{ Dy. |bUB!f  
  switch (audioType.ToLower()) 8sDw:wTC  
  { SP2";,%/9  
    case ("mp3"): L)|hjpQ  
        MP3 m = new MP3(); @Kbj:S ;m  
    m.Play(); o%]b\Vl6  
    break; %:l\Vhhz  
    case ("wav"): ct*~\C6Ze  
    WAV w = new WAV(); ?j!/ Hc/b4  
w.Play(); +BI%. A`2  
    break;       w{;bvq%lY  
  } 65 &+Fv  
}   yyVJb3n5:!  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 Pvkr$ou  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 9~f RYA*  
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。 9WoTo ,q  
public class AudioMedia y>UQm|o<W  
{ ) { "}bMf  
public void Play() q4/P'.S  
{ Fok`-U  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); bb/A}< zD  
} g fv?#mp  
} M|z4Dy  
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)。 x*^)B~7}  
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: ir )~T0  
public abstract class AudioMedia d5LL( "  
{ ;x{J45^  
public abstract void Play(); W6 *5e{  
} [QT H~  
|2X+( F Ed  
public class MP3:AudioMedia 8`w#)6(V  
{ Kzfy0LWM  
public override void Play() h7\16j  
{ zv\T;_  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ^zS|O]Tx  
} +^aM(4K\  
} ^MZ9Zu_  
 D z>7.'3  
public class WAV:AudioMedia \%;5$ovV  
{ /@s(8{;  
public override void Play() 2I~a{:O  
{ %LdFS~  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); H 4W4# \M  
} _ <pO<S  
} {D8[pG%z  
s\1c.  
public class MediaPlayer ivl_=  
{   O:O +Q!58  
  //根据需要完成任务的单向分派 I9r> 3?  
public void Play(AudioMedia media) G`R2=bb8  
{   Q(YQ$ i"S  
  media.Play(); W\yaovAt  
} 8 =<&9TmE  
} ji|tc9#6  
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)。 w=75?3c7F  
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。 baM@HpMhM  
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: M)CE%/P  
public abstract class VideoMedia UzmD2A sO"  
{ pSJc.j  
public abstract void Play(); a<`s'N1G  
} )h?Pz1-W1  
&!FWo@  
public class RM:VideoMedia W[tX%B  
{ ::rKW *?  
public override void Play() -}*YfwK  
{ MXU8QVSY"  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 41`&/9:"_M  
} 4m$Xjj`vE  
} vb Mv8Nk  
];o[Yn'>o  
public class MPEG:VideoMedia ~~'UQnUN4  
{ zc#aQ.  
public override void Play() 5S ?+03h~  
{ ;O7<lF\7o  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 9i+SU|;j  
} w[wrZ:[  
} </8F  
J'>i3e Lq  
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。 tO ^KCnL  
  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: ~<#!yRy>r  
v= I 'rx  
public interface IMedia #!X4\+)  
{ $>fMu   
void Play(); :Vf:_;  
} PKM8MYvo  
9Iod[ x  
public abstract class AudioMedia:IMedia ]1 OZY@  
{ nE3'm[)  
public abstract void Play(); $R[ggH&  
} Pb^Mc <j  
Bzw!,(u/ "  
public abstract class VideoMedia:IMedia -?$Hr\  
{ nZ 0rxx[V?  
public abstract void Play(); Sc zYL?w^  
} _*O^|QbM  
2= 6}! Y  
这样再更改MediaPlayer类的代码: amn\#_(  
public class MediaPlayer 8 3wa{m:  
{   q-fxs8+m|  
public void Play(IMedia media) MZX-<p+  
{   3i'L5f67  
  media.Play(); F#w= z/  
} ?p8(Uc#73  
} jCMr[ G=  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ?m?DAd~ZY  
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。 ;r_YEPlZ  
  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。 X;I;CZ={  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) &K_"5.7-56  
{ 0]c 2T  
IMedia media = null; .*N,x0 B(  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) lIg;>|'Z5&  
{ 2?9SM@nAY  
  case ("mp3"): \lnpsf  
    media = new MP3(); J<<0U;  
    break; >t,BNsWB  
        //其它类型略; n'yC-;  
  case ("rm"): f<V#Yc(U }  
    media = new RM(); 5m`@ 4%)zp  
    break;   ?]'Rz\70  
  //其它类型略; d+_wN2  
} 9~^%v zM  
MediaPlayer player = new MediaPlayer();  Sxrbhnx  
player.Play(media); ZLBv\VQ  
} O3JN?25s  
5h9`lS2  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 >g!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。 R$<LEwjSw  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 9OeY59 :  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 .D^=vuxt~  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: ;~Ke5os=s  
public interface IMediaFactory (%huWW j  
{ Q7X6OFl?  
IMedia CreateMedia(); X&1R6 O  
} e~C^*wL  
0f).F  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: b]v.jgD  
public class MP3Factory:IMediaFactory }LDH/# u  
{ [-)N}rL>  
public IMedia CreateMedia() }[P1Va[!  
{ #{)=%5=c  
  return new MP3(); c}a.  
} aVI/x5p~  
} PiMW 29B^  
//其它工厂略; U[/k=}76  
S3V3<4CB  
public class RMFactory:IMediaFactory qEC -'sl<  
{ kw8?:: <  
public IMedia CreateMedia() S) /(~  
{ -iu7/4!j  
  return new RM(); b !FX]d1~k  
} *{t{/^'y  
} */iD68r|-  
//其它工厂略; :-B,Q3d  
fcd\{1#u  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 TAbd[:2{F  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: 5?+ECxPt  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ?mxBMtc  
{ #9Z\jW6b  
IMediaFactory factory = null; -lr)z=})  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) A;nrr1-0  
{ Fp>iwdjFg  
  //音频媒体 JivkY"= F  
  case ("mp3"): Ca]+*Eb9z{  
    factory = new MP3Factory(); TfaL5evio  
    break; ZUJ !  
  //视频媒体 @= f2\hU  
case ("rm"): Y4cIYUSc  
    factory = new RMFactory(); 7%C6hEP/*W  
    break;   6 /^$SWd2  
  //其他类型略; P;o6rQf  
} Mg? ^5`*  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); )N`a4p  
player.Play(factory.CreateMedia()); J%d\ 7  
} pPt7M'uL"  
zPWX%1Qr  
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。 ydo"H9NOS  
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: M{gtu'.  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) [03$*BCq3  
{ 07WZ w1(;  
IMediaFactory factory = null; %Q:i6 ~  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) UxI0Of&:  
{     InDISl]  
  case ("mp3"): ]O'dwC  
    factory = new MP3Factory(); UELni,$  
    break; cI)T@Zg_o+  
    //其他类型略; ?0_Bs4O\  
  case ("rm"): /fCj;8T3o  
    factory = new RMFactory(); B{'x2I#,  
    break;   x&qC~F*QR%  
  //其他类型略; MW|Qop[  
} tFLdBv!=:^  
IMedia media = factory.CreateMedia(); t]?u<KD<  
media.Play(); +JoE[;  
} ZS51QB  
"L^Klk?Vn  
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。 Ipo?>To  
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。 V?U->0>Z4  
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。 "Sp+Q&2U  
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: | k"?I  
d&K2\n  
<appSettings> )SG+9!AbMZ  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> @T53%v<5  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> b~?FV>gl  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> u/?s_OR  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> KLv`Xg\  
</appSettings> G0p|44_~t  
&9b sTm  
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: k2Yh?OH  
private void InitMediaType() k$`~,LJp  
{ '51DdT U  
cbbMediaType.Items.Clear(); hhjT{>je  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) Dohq@+] O  
{ X;JptF^  
    cbbMediaType.Item.Add(key); '@1oM1  
} H\]ZtSw8-  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; *B"p:F7J|  
} 90OSe{  
t,#9i#q#  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: e(7F| G*  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  # Vz9j  
{ rj zRZ  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); GKf,1kns  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); RRh0G>*  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 69{^Vfd;Y  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 3=w$1.B d  
factoryDllName).Unwrap(); vZj:\geV  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 'PW~4f/m  
media.Play(); (S/f!Dk&3  
} h$[}lZDg  
j'Ry.8}  
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。 g.yr) LHt0  
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: K3jKOV8   
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ] h3~>8<  
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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