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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) >nQ yF  
: qRT9n$  
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。 .h,xBT`}Ji  
一、传统过程化设计思想 KU,w9<~i(  
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: tHbPd.^  
public class MediaPlayer 9eiBj  
{   l,wN@Nk  
private void PlayMp3() N_D+d4@  
{ 2(Uz9!<V  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 2 -aYqMmT;  
} sv"mba.J  
M%xL K7  
private void PlayWav() s2~dmZ_B|_  
{ *GP_ut%  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); GDp p`'\  
} !T#y r)  
OL5HofgNm  
public void Play(string audioType) )H)Udhz  
{   CDnz &?  
  switch (audioType.ToLower()) /T[ICd2J  
  { CDj Dhs  
    case ("mp3"): e"#D){k#  
    PlayMp3(); 4Z9wzQ>  
    break; ~+C?][T  
    case ("wav"): 8"mW!M  
    PlayWav(); f<Tz#w&6W  
    break;       a +yI2s4Z  
  }   !m(L0YH  
} I^(#\vRW  
} Aq%^>YAp  
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。 @T1+b"TC  
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。 Z&jb,eh2  
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! '-33iG  
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。 ?i2Wst  
二、面向对象设计思想 wg<|@z5  
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! m,C,<I|'d  
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: E5G"QnxR>N  
public class MP3 vUe *  
{ FK# E7 K  
public void Play() I0+wczW,^  
{ 1xAFu+  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); %aBJ+V F  
} :gscW& k  
} @B[Cc`IN"  
]^jdO##M  
public class WAV (%yc5+f!  
{ cvE.r330|  
public void Play() =4<S8Cp  
{ UvJuOh+  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Du:p!nO  
} :dIQV(iW  
} ~+ s*\~  
^y0C5Bl;  
Public class MediaPlayer  G].__]  
{ s^YTI\L \  
  switch (audioType.ToLower()) lkH;N<U  
  { $KWYe{#  
    case ("mp3"): C]yQ "b  
        MP3 m = new MP3(); <o!&Kk9  
    m.Play(); |\|)j>[i  
    break; b>= Wq  
    case ("wav"): >q@Sd  
    WAV w = new WAV(); MiH}VfI  
w.Play(); 6w"( y~c1  
    break;       @D~+D@i$TW  
  } M*|VLOo=v  
}   'K`Rbhy  
  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。 ~,*YmB=Z  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) T<+ht8&M8  
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+"?,Ej$K  
public class AudioMedia $.Q>M]xH  
{ N^ s!!Sbpq  
public void Play() p&sK\   
{ VkDS&g~Ws  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); (y~laW!  
} MATgJ`lsy  
} !3I(4?G,  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 daB l%a=  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: 8HFXxpt[G  
public abstract class AudioMedia -*%!q$:  
{ 6UW:l|}4#2  
public abstract void Play(); 9Ue7 ~"=  
} uR:=V9O  
Yi&-m}  
public class MP3:AudioMedia m io1kDq<  
{ =^Sw*[eiy  
public override void Play() Bhu@ 2KdA  
{ w;c#drY7S  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 2zKo  
} z_Wm HB  
} Yn4)Zhkk  
,<$YVXe/  
public class WAV:AudioMedia n{^<&GWox  
{ (7;J"2M  
public override void Play() q11QAx4p  
{ uKbHFF  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); @q+cm JKv  
} j&dx[4|m:h  
} vS$oT]-hKE  
&{zwM |Q@?  
public class MediaPlayer &I RA=nJ  
{   ZUXse1,  
  //根据需要完成任务的单向分派 4e+BqCriC*  
public void Play(AudioMedia media) *5y W  
{   n{64g+  
  media.Play(); V~T`&  
} '<%Nw-  
} "*w)puD  
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)。 j,=*WG  
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。 ?""\  
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: F_nZvv[H?  
public abstract class VideoMedia t=Z&eKDC  
{ T9z4W]T  
public abstract void Play(); fW.GNX8  
} ,@Fgr(?'`>  
p@/(.uE  
public class RM:VideoMedia M|UxE/  
{ YX ;n6~y  
public override void Play() j|[(*i%7|  
{ 4ZI!,lv*  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); tw'hh@7-Y  
} ?7yQ&p  
} jby~AJf %  
/M^V 2=  
public class MPEG:VideoMedia vuR5}/Ev  
{ ImWXzg3@{  
public override void Play() EO#gUv  
{ Fn86E dFM  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); d7"U WY^  
} Ecxj9h,S  
} {sC@N![  
T-9k<,>?  
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。 m ~u|VgD  
  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: aKv[  
50LHF %  
public interface IMedia A&<?   
{ )=jT_?9b   
void Play(); CAUijMI@  
} T8$%9&j!UE  
v"u7~Dw# 1  
public abstract class AudioMedia:IMedia 5v|H<wPp  
{ })20Zld}a  
public abstract void Play();  3L%WVCB  
} ,IIZ Xl@  
i8Fs0U4"  
public abstract class VideoMedia:IMedia 5<89Af&&K8  
{ cMDRWh  
public abstract void Play(); Ia=_78MgZ  
} <S]KaDu^  
umQi  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ?}vzLgp  
public class MediaPlayer -a  *NbH  
{   w`L~#yu  
public void Play(IMedia media) W|ReLM\  
{   %p0b{P j_p  
  media.Play(); I"ca+4]  
} =op`fn%  
} tC&fA E:S  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 U;\S(s}  
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。 j]pohxn$5  
  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。 .Y!;xB/  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) $ZQ"({<w<g  
{ F9MR5O"  
IMedia media = null; Yeqvv  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) xC-BqVJ%_T  
{ FZiZg;  
  case ("mp3"): (%[Tk[  
    media = new MP3(); bxAsV/j  
    break; jCzGus!rM  
        //其它类型略; ZA0i)(j*Mn  
  case ("rm"): 5U%MoH  
    media = new RM(); "H>.':c"+3  
    break;   hG= k1T%=  
  //其它类型略; eSl]8BX_  
} 9C_*3?6  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); s=MT,  
player.Play(media); -b cG[W3  
} \a"i7Caa  
oEJaH  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用  *p=fi  
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。 7_DG 5nT  
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。 &vCeLh: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。 ]/Vh{d|I&  
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: )s7bJjT0=X  
public interface IMediaFactory  kI%peb?  
{ aD2*.ln><  
IMedia CreateMedia(); tM)Iir*U#  
} f`9JE8  
,j y<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: 7i8eg*Gl  
public class MP3Factory:IMediaFactory *C\(wL  
{ e^ QVn\<c  
public IMedia CreateMedia() u?F (1iN =  
{ =p]mX )I_  
  return new MP3(); -I ?z-?<D  
} Y]N~vD  
} }|Uj"e  
//其它工厂略; |xh&p(  
Z==!C=SBv  
public class RMFactory:IMediaFactory .U9 R> #  
{ M#xQW`-`  
public IMedia CreateMedia()  1Ao6y.S  
{ .d~\Ysve  
  return new RM(); )GVBE%!WEd  
} u FZ~  
} 4qt+uNe!  
//其它工厂略; IZ*}idlkn/  
'w(y 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。 ;K_}A4K  
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: JWWYVl VC  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) \PbvN\L  
{ NPm;  
IMediaFactory factory = null; 0x@A~!MoP  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) %zzYleJ!]  
{ (s s3A9tG  
  //音频媒体 ;1 |x  
  case ("mp3"): %x2 uP9  
    factory = new MP3Factory(); bKMWWJf*'  
    break; w9f _b3  
  //视频媒体 gfde#T)S  
case ("rm"): gWOt]D&#/  
    factory = new RMFactory(); BFWi(58q  
    break;   fG&=Ogy  
  //其他类型略; ([R")~`(l2  
} X4wH/q^  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); hv>KX  
player.Play(factory.CreateMedia()); 6YmP[%  
} v^SsoX>WMH  
*%\mZ,s"  
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。 nA_%2F'W}  
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: x7dEo%j  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) bb;(gK;F  
{ M-J<n>hl  
IMediaFactory factory = null; K]/Od  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) +j{Y,t{4  
{     E  T:T7  
  case ("mp3"): 1u~ MXGF  
    factory = new MP3Factory(); "3fBY\>a  
    break; 5Fbs WW2  
    //其他类型略; 2q PhLCe Z  
  case ("rm"): :et#0!  
    factory = new RMFactory(); 2-dh;[4  
    break;   Vr=OYI'A  
  //其他类型略; PD6_)PXn  
} raE Mm  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 19c@`?  
media.Play(); 2&he($HIzg  
} KjYAdia:H  
;3"@g]e  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 VUtXxvH  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 5u$D/* Eb  
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。 n2f6 p<8A  
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$b]7O  
$*f?&U]k  
<appSettings> 0[T,O,y  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ]Gv!M?:  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ; s|w{.<:  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> eC! #CK  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> #%$28sxB  
</appSettings> wL}l`fRB  
};,/0Fu  
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: v.&>Ih/L  
private void InitMediaType() jlqv2V7=/  
{ /,s[#J   
cbbMediaType.Items.Clear(); }Fa%%}  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) W)*p2 #l  
{ 5~H#(d<oZ  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ZmEEj-*7s  
} S6xgiem  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 7 oQ[FdRn*  
} ZU{4lhe  
9GU]l7C=z  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: e6E?t[hEeS  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 4!.(|h@  
{ ,q#0hy%5/  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 2`?!+")  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); upy\gkpnGO  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; -e*ZCwQ  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, :E&g%'1  
factoryDllName).Unwrap(); YXW%]Uy+  
IMedia media = factory.CreateMedia(); (MLwQiop  
media.Play(); Y?d9l  
} hK|j6x f.o  
#%lo;W~IY  
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。 YA:nOvd@O  
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: !bnyJA  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 r;&>iX4B  
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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