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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) ,S(_YS^m  
D vEII'-h  
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。 Wm8BhO  
一、传统过程化设计思想 3s BWtz  
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: ^?%ThPo_  
public class MediaPlayer <\:*cET3  
{   \^F6)COy  
private void PlayMp3() 0jp y c  
{ ]Gl_L7u`  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ^R\5'9K!  
} e /XOmv  
Kc9)Lzu+  
private void PlayWav() o\j<EQb.  
{ *=z.H  *  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); |q o3 E  
} hQSJt[8My  
5}N O~Xd<  
public void Play(string audioType) Cyv_(Oh?dv  
{   'iYaA-9j  
  switch (audioType.ToLower()) uJ*|SSN~  
  { +&AU&2As  
    case ("mp3"): u@wQ )^  
    PlayMp3(); bv[*jr;45  
    break; ,v| vgt  
    case ("wav"): [-[|4|CnOm  
    PlayWav(); fv3)#>Dgp>  
    break;       /7*qa G  
  }   8HO)",+I  
} zJ0'KHF}o  
} 8/34{2048  
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。 nDC5/xB  
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。 qmnCa&C9  
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! RDG,f/L2  
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。 I@a7!ugU65  
二、面向对象设计思想 XeBSHvO_  
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! ;`bJgSCfo  
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: MD:kfPQ  
public class MP3 G[yN*C  
{ Dc> )js|"  
public void Play() r52,f%nlm  
{ uP ?gGo  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); [/t/694  
} !as<UH"\  
} gk6j5 $Y"<  
,v1-y ?kB  
public class WAV y+iuA@WCv  
{ 13{"sY:PT#  
public void Play() c9E9Rx  
{ Ip0@Q}^  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); p|%Y\!  
} ]i]sgg[  
} '*p-`  
J>Rt2K  
Public class MediaPlayer 8CSvg{B  
{ !c`Q?aGV)  
  switch (audioType.ToLower()) 0\}j[-`pF  
  { PuABS>.;  
    case ("mp3"): ~KfjT p#  
        MP3 m = new MP3(); -+I! (?  
    m.Play(); <F.Ol/'h  
    break; 7#|NQ=yd  
    case ("wav"): Sdt2D  
    WAV w = new WAV(); &FvNz  
w.Play(); lB\j>.c  
    break;       ?y45#Tk]  
  } LveqG   
}   !%M-w0vC9  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 :U[_V4? 7  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) E 0pF; P5  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 CX'E+  
public class AudioMedia s9GPDfZ  
{ TAC\2*bWje  
public void Play() LP)mp cQ  
{ ptq{$Y{_  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); u]MF r2  
} G7/LYTT)  
} Z/RUrYeb  
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)。 Tx_(^K  
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: K :q-[\G  
public abstract class AudioMedia u#UeJu O  
{ et ~gO!1:*  
public abstract void Play(); ta6 WZu  
} ;qk~>  
FW.dHvNX  
public class MP3:AudioMedia Q#r 0DWo\  
{ /eMZTh*1P  
public override void Play() qiF~I0_0  
{ t@JPnA7~  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); H62*8y8  
} ft6^s(t  
} A0X0t  
O}D8  
public class WAV:AudioMedia CijS=-  
{ \+~4t  
public override void Play() Po4cbFZ  
{ |8`;55G  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); TgB;R5  
} PrKl whi#  
} /#se>4]  
/[IQ:':^  
public class MediaPlayer l{a&Zy)  
{   ?-84_i  
  //根据需要完成任务的单向分派 XP^6*}H.*  
public void Play(AudioMedia media) 7~Ga>BK  
{   yl ;'Ru:  
  media.Play(); ,"VQ 0Z1  
} q |^O  
} 0amz#VIB<u  
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)。 @YB\ PVhW  
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。 +e:ZN tr9  
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: 2!3&Ub#FO  
public abstract class VideoMedia Wkk Nyg,  
{ 1;gSf.naG  
public abstract void Play(); 2!otVz! Mh  
} ">QY'r  
bgK(l d`  
public class RM:VideoMedia rpT<cCem1  
{ N]<gHGj}  
public override void Play() XfrnM^oty  
{ 9|WWA%p  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ` ;=Se_  
} #"{8Z&Z  
} piFQ7B  
e,*[5xQ  
public class MPEG:VideoMedia OA=;9AcZ  
{ 19u? ^w  
public override void Play() Aii[=x8  
{ .KsvRx  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); oCYD@S>h  
} PK4UdT  
} NGY I%:  
qi2dTB  
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。 iP%=Wo.  
  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: )\;r V';  
'X,V  
public interface IMedia \veL5  
{ EG.C2]Fi  
void Play(); Xt84Evo  
} 4"{wga~%/  
.Cus t  
public abstract class AudioMedia:IMedia \8D~,$,``|  
{ ,R =VzP&  
public abstract void Play(); ~\G3 l,4  
} m^.C(}  
]c2| m}I{:  
public abstract class VideoMedia:IMedia OJ 5 !+#>  
{ y21uvp'  
public abstract void Play(); 2AW{qwk7  
} q_&IZ,{Vk  
*~uuCLv_  
这样再更改MediaPlayer类的代码: { bn#:75r  
public class MediaPlayer !?*!"S-Sl  
{   Y%l3SB,5L  
public void Play(IMedia media) [ d7]&i}*|  
{    vB*oI~<  
  media.Play(); 8!6*|!,:?n  
} hob$eWgr  
} n5/Tn7hY  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ?|GxVOl  
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。 Dg+d=I?  
  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。 V^+:U>$w  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 'e64%t  
{ ~(/HgFLLu  
IMedia media = null; Ds_ "m,  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) tlgvBRH>  
{ "'B%.a#k  
  case ("mp3"): Sg>0P*K@  
    media = new MP3(); !y~b;>887  
    break; E0]h|/A]  
        //其它类型略; -$t,}3  
  case ("rm"): 1<`7MN  
    media = new RM(); 4"x;XVNM[  
    break;   1T,PC?vr{  
  //其它类型略; Wb )l8[=  
} wP0+Xv,  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ~9{;V KgK  
player.Play(media); A i){,nh`0  
} yKEFne8^  
DF|s,J`98  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 !gfhEz Y  
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。 vcO`j<`  
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。 UH-uU~  
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。 2\B9o `Y  
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: rE `}?d  
public interface IMediaFactory 0DVZRB  
{ R 0HVLQI  
IMedia CreateMedia(); hUvuq,LH_  
} yUmsE-W  
Wo+CQH6(  
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: g^$11  
public class MP3Factory:IMediaFactory 8{SU?MHQLE  
{ EQ63VF  
public IMedia CreateMedia() zZ"U9!T  
{ t{8v(}  
  return new MP3(); 6y,P4O*q  
} ~gWd63%8x  
} O& %"F8B  
//其它工厂略; "E)++\JL  
F:o #  
public class RMFactory:IMediaFactory W({TC  
{ A9l})_~i  
public IMedia CreateMedia() ~K-*q{6Q  
{ 1m<?Q&|m$  
  return new RM(); $W {yK+N  
}  +iH30v  
} ]ZKt1@4AY  
//其它工厂略; hQ}7Z&O  
b?]ly(  
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。 tdnXPxn[  
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: s |gD  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) iQ|,&K0d]  
{ ^/C $L8#  
IMediaFactory factory = null; BnaU)E h  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) grCO-S|j^  
{ |v$%V#Bo  
  //音频媒体 RHx+HBZ  
  case ("mp3"): C?60`^  
    factory = new MP3Factory(); ewAH'H]o  
    break; UGmuX:@y76  
  //视频媒体 tSb?]J  
case ("rm"): <cDKGd  
    factory = new RMFactory(); O[(?.9  
    break;   50`iCD  
  //其他类型略; F8[B^alAe  
} I>H;o{X#  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ?{"XrQw  
player.Play(factory.CreateMedia()); %[Zqr;~l  
} ^$=tcoQG  
# 5y9L  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 uS,p|}Q&  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: fwi};)K  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Z#4JA/c!  
{ A \MfF  
IMediaFactory factory = null; *U;4t/(  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) h"u<E\g  
{     dU ,)TKQ  
  case ("mp3"): JFG",09]  
    factory = new MP3Factory(); OB?SkR  
    break; 6.U  "_%  
    //其他类型略; ~*7O(8  
  case ("rm"): =de<WoKnu2  
    factory = new RMFactory(); 8ji^d1G,  
    break;   8"km_[JE e  
  //其他类型略; (ve+,H6w\  
} ='dLsh4P2N  
IMedia media = factory.CreateMedia(); cW)Oi^q%o2  
media.Play(); <$jKy3@  
} L289'Gzg  
01LZE,.  
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。 G&x'=dJ  
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。 .vv5 t  
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。 ~@T+mHny  
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$IaXr5L  
(TEo_BW|+  
<appSettings> LkJ$aW/  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> -6rf( ER  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ;".z[l*  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Qm.z@DwFM{  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> mi7sBA9L8  
</appSettings> Mn]}s:v  
p`>AnfG  
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~OUE]]Q  
private void InitMediaType() 6xQ"bFm  
{ O6y @G .+  
cbbMediaType.Items.Clear(); [O^}rUqq  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) .aNO( /kO  
{ f%2%T'Q  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 89zuL18V  
} U r^YG4(  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; g-."sniP$g  
} /@&(P#h  
mR"uhm}q  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: I+0c8T(:  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) -NAmu97V}  
{ XjX 2[*l  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); }dy9I H  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); c#=&!FRe  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 6 |QTS|!  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, j7f5|^/x3  
factoryDllName).Unwrap(); YVoao#!  
IMedia media = factory.CreateMedia(); GF&_~48GD  
media.Play(); j*XjY[  
} s4 (Wp3>3i  
g{e/X~  
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。 'r~8  
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: -:MmSeG7gO  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 +|6`E3j%  
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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