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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) ~(]'ah,  
<vd}oiB@  
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。 J3hhh(  
一、传统过程化设计思想 6W9lKD_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: \ESNfL5  
public class MediaPlayer 3{M0iNc1  
{   Lw`}o`D  
private void PlayMp3() UaBNoD  
{ >N"=10  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); s){R/2O3F  
} @ 1FWBH~  
zz #IY'dwT  
private void PlayWav() !eP0b~$/^J  
{ GW2v&Ul7(  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); j43i:c;F  
} b6g/SIae  
]F #0to  
public void Play(string audioType) !}q@O-}j  
{   \O)u' Bu  
  switch (audioType.ToLower()) 4%7Oaf>9  
  { d>wG6Z,|  
    case ("mp3"): q#`;G,rs  
    PlayMp3(); eBqF@'DQ  
    break; (I;lE*>  
    case ("wav"): 2[Xe:)d  
    PlayWav(); F6" QsFG  
    break;       `+(4t4@ew  
  }   0oo_m6ie&  
} RQ,X0 pS  
} a> S -50  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 SDO~g~NTp  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 H%;pPkIi  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! 1~vv<`-  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 BR tT 7  
二、面向对象设计思想 :AyZe7:(D  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! Tvw(S q};  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: D!D}mPi[  
public class MP3 >Sm#-4B-  
{ Pz-=Eq  
public void Play() yn04[PN2  
{ j&0t!f.Rv  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); a]4|XJ_  
} Hr/J6kyB)  
} PRK*7-(  
\{1Vjo  
public class WAV m^4Ojik  
{ kv`5"pa7M  
public void Play() uN6xOq/  
{ M B,Z4 ^  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); %Gm4,+8P3o  
} >2tosxH M  
} D66!C{  
%j?7O00 @  
Public class MediaPlayer +N!/>w]n  
{ >|JMvbje  
  switch (audioType.ToLower()) #}xPOz7:  
  { "H}ae7@  
    case ("mp3"): QM'>)!8  
        MP3 m = new MP3(); s$VLVT*6  
    m.Play(); ,@t#)HV  
    break; <@=w4\5j9  
    case ("wav"): Zh_ P  
    WAV w = new WAV(); T4}q%%7l  
w.Play(); u!cA_,  
    break;       e{d$OzT) V  
  } 6 i]B8Ziq{  
}   JDBNi+t  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 92L{be; SY  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) :N>s#{+"3  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。  Fr9_!f  
public class AudioMedia KT8]/T`U  
{ H$]FUv8  
public void Play() uB 35CRd  
{ U KdCG.E9^  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ~ph>?xuw  
} xiQ;lE   
} SL>0_  
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)。 j~Ubpf  
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: a5%IjgQ&z  
public abstract class AudioMedia z>W'Ra6  
{ u/L\e.4  
public abstract void Play(); z=VL|Du1OT  
} >"+bL6#  
Sc&p*G  
public class MP3:AudioMedia -j"2rIl4#  
{ u\|Ys  
public override void Play() PQ[x A*  
{ KR/SMwy  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); )wz3 m L  
} :[7.YQ   
} X7& ^"|:  
_M7NL^B&  
public class WAV:AudioMedia `?:X-dh_  
{ /|{~GD +A&  
public override void Play() Tof H =d  
{ uSK<{UT~3  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); *>p#/'_E  
} {F+iL&e)  
} fQOh%i9n5  
zAdZXa[MRY  
public class MediaPlayer ?AJE*=b  
{   /*5lO;!s{  
  //根据需要完成任务的单向分派 j #)K/`  
public void Play(AudioMedia media) ]QAMCu(>  
{   Acib<Mi2!-  
  media.Play(); q%A.)1<'_  
} A&6qt  
} S^4T#/  
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)。 \@HsMV2+zN  
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。 r b@{ir  
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: <:UP  
public abstract class VideoMedia F[ 5\ x0  
{ JgY#W1>  
public abstract void Play(); <rpXhcR  
} Gt;59}  
k3B-;%3I;  
public class RM:VideoMedia {y k0Zef_  
{ c*#*8R9.y  
public override void Play() u$?t |Ll  
{ coQ>CbHg  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); dLn Md0  
} O}IRM|r"  
} z(&~O;;N#  
k3wAbGp  
public class MPEG:VideoMedia J<'I.KZ\z  
{ L4L[@tMPmY  
public override void Play() hO@VYO   
{ e2PM^1{_  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); lP:ll])p2  
} evBr{oi@  
} =whYo?cE(  
NJ{M-K%>  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 5==}8<$  
  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: i>`!W|=_  
%!i|"FNc  
public interface IMedia D8''q%  
{ o@&d d NO  
void Play(); KLn.vA.  
} 3M[b)At V.  
eJ23$VM+9  
public abstract class AudioMedia:IMedia _#8OHG.x  
{ A#6\5u  
public abstract void Play(); cKKl\g@}  
} tM$w0Cj  
+w]KK6  
public abstract class VideoMedia:IMedia jo_wBJKE  
{ 1/H9(2{L  
public abstract void Play(); hi30|^l-  
} PnKgUJoa0  
Dr!g$,9  
这样再更改MediaPlayer类的代码: sX~ `Vn&  
public class MediaPlayer ,'m<YTF  
{   >;A7mi/  
public void Play(IMedia media)  H?(I-vO  
{   ;x=k J@  
  media.Play(); {|kEGq~aE  
} ;m+*R/  
} jxU z-U-  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 h8Bs=T  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 )lo;y~ o  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 x]Nk T  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) }? W[D  
{ 6jKZ.S+s)  
IMedia media = null;  Nx8~Rn  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) O7_u9lz2  
{ Whd2mKwiO  
  case ("mp3"): 1$*ZN4  
    media = new MP3(); <=D\Ckmb  
    break; &C.{7ZNt  
        //其它类型略; nYcj6?  
  case ("rm"): BP6|^Q  
    media = new RM(); 8 pQx6QE  
    break;   KL8G2"Z  
  //其它类型略; l1&NU'WW  
} .^fVm  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); @nuMl5C-`  
player.Play(media); B J0P1vh6M  
} %V+hm5Q  
u]W$' MyY  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 e-Xr^@M*Q  
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。 SpM|b5c5  
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。 xIN&>D'|N  
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。 V6:S<A  
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: \lJCBb+k  
public interface IMediaFactory pQGlg[i2/  
{ g9A8b(>F&@  
IMedia CreateMedia(); (V:z7  
} zPonG d1  
|L@&plyB-  
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: (Q_J{[F  
public class MP3Factory:IMediaFactory e;M#MkP7  
{ :7,j%ELic  
public IMedia CreateMedia() KlMSkdmW  
{ B#>7;xy>  
  return new MP3(); 4@iMGYR9!s  
} " vW4"R6  
} Z%Kkh2-uh  
//其它工厂略; <sALA~p|0  
gQ < >S  
public class RMFactory:IMediaFactory fEdp^oVg  
{ lUL6L 4m  
public IMedia CreateMedia() 3Kx&+  
{ kB2]Z}   
  return new RM(); h U3!  
} 5^,"Ve|  
} /IO<TF(X  
//其它工厂略; ftr8~*]O  
,P%a0\  
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。 }T)0:DF1,  
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: Oc Gg'R7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) LpQ=Y]{j  
{ X,] E {  
IMediaFactory factory = null; 5~,/VV  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ]4uY<9VL  
{ agbG)t0  
  //音频媒体 1}7Q2Ad w  
  case ("mp3"): !Ojf9 6is  
    factory = new MP3Factory(); :t7M'BSm2z  
    break; c%jW'  
  //视频媒体 sp-){k  
case ("rm"): 1edeV48{:  
    factory = new RMFactory(); U.$7=Zl8t  
    break;   ?;bsg 9  
  //其他类型略; wNfWHaH" m  
} %Kk MWl&:  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); {o."T/?d'  
player.Play(factory.CreateMedia()); nlq"OzcH04  
} @VzD> ?)  
2C@ui728  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 < Z>p1S  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: x%Fy1.  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 'm4v)w<y#  
{  CJ~gE"  
IMediaFactory factory = null; 38gHM9T xh  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) yP~O C|Z  
{     7 {n>0@_  
  case ("mp3"): x1O]@Z{d\  
    factory = new MP3Factory(); Edp%z"J;C  
    break; e8Y;~OAj[  
    //其他类型略;  |Ok=aV7  
  case ("rm"): O$K?2-  
    factory = new RMFactory(); NbyXi3@v  
    break;   K:JM*4W  
  //其他类型略; b~u53   
} gK6_vS4K)  
IMedia media = factory.CreateMedia(); (QFu``ae+  
media.Play(); :~ ; 48m  
} 9R1S20O  
UWPzRk#s"  
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。 t*Xo@KA  
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。 yQ/E0>Uj!  
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。 7_^JgA|Kk7  
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: X%lk] &2  
OngUZMgdb  
<appSettings> AB0>|.  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> jg3 X6/'  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ]tnf< 5x  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> i uGly~  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> vyXL F'L  
</appSettings> TEEt]R-y  
\:pd+8  
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: <AN=@`+  
private void InitMediaType() -nL!#R{e  
{ _C&XwC Im  
cbbMediaType.Items.Clear(); Frd`u .I  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) f8 vWN  
{ >713H!uj  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Tsc2;I  
} a*3h|b<  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; "NOll:5"(  
} /@xL {  
}48 o{\  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ~]S%b3>  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) YX,xC-37y  
{ 47yzI-1H+  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); \*i[m&3;q  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); eZ`x[g%1  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; SYaL@54  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Cu-z`.#}R  
factoryDllName).Unwrap(); *m.4)2u=  
IMedia media = factory.CreateMedia(); v_L?n7c  
media.Play(); 7Pp~)Kq=  
} K=Y{iHn  
>@+ r|  
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。 C[2LP$6*/  
设想一下,如果我们要增加某种媒体文件的播放功能,如AVI文件。那么,我们只需要在原来的业务程序集中创建AVI类,继承于VideoMedia类。另外在工厂业务中创建AVIFactory类,并实现IMediaFactory接口。假设这个新的工厂类型为MediaLiabrary.AVIFactory,则在配置文件中添加如下一行: ,Z aPY  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 XMi)PXs$  
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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