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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) #~4;yY\$I  
iD<}r?Z  
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。 /!sGO:  
一、传统过程化设计思想 uANpqT}!  
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: CIVV"p`}  
public class MediaPlayer IP^1ca#<  
{   Oq:$GME  
private void PlayMp3() DiskGq@T  
{ <Ira~N  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  +F~B"a  
} 1.5R`vKn]  
e?N3&ezp  
private void PlayWav() S0ReT*I  
{ w,j;XPp  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); (+}44Ldt  
} )2 b-3lz  
k\RS L  
public void Play(string audioType) tF\_AvL_8  
{   @+a}O  
  switch (audioType.ToLower()) /]of @  
  { c< sq0('`  
    case ("mp3"): Cq[Hh#q  
    PlayMp3(); eIOMW9Ivt  
    break; 7eW6$$ju,N  
    case ("wav"): 5=b6B=\*~  
    PlayWav(); ^V7)V)Z;0  
    break;       1~E;@eK'  
  }   Gzwb<e y  
} S4rm K&  
} 1kD1$5  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 KL*+gq0k  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 WXG0Z  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! +:W?:\  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 .HRd6O;  
二、面向对象设计思想 Htfq?\ FD  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! DR]4Tcz#  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: ..w$p-1  
public class MP3 ff=RKKnN  
{ PR*EyM[T  
public void Play() c7R&/JV  
{ JSx[V<7m  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); FEX67A8 /;  
} (j(9'DjP  
} ]:m4~0^#-(  
#4!f/dWJp  
public class WAV >U?#'e{qW  
{ 4G hg~0  
public void Play() "ZA`Lp;%w  
{ @, AB 2D  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ,b?G]WQrHs  
} RRzLQ7J  
} $"k1^&&E  
#WGyQ u  
Public class MediaPlayer 'Mhnu2d  
{ Yv2L0bUo:  
  switch (audioType.ToLower()) kBY#= e).  
  { Ns#L9T#  
    case ("mp3"): :9(w~bB9$  
        MP3 m = new MP3(); }=.C~f]A  
    m.Play(); y)TBg8Q  
    break; 1_StgFu u  
    case ("wav"): aC<fzUD;  
    WAV w = new WAV(); )Y"t$Iw"  
w.Play(); s?fEorG  
    break;       >S S^qjh/  
  } F5M{`:/  
}   1^[]#N-Bu  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 Q5IN1 ^=HF  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) :5jor Vu  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 5d}bl{  
public class AudioMedia 84s:cO  
{ rP/W,! 7:K  
public void Play() ,S~A]uH'  
{ ZS@R?  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); U.<ad  
} :K(+ KN(  
} %6Y}0>gY  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 e`)zR'As  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: }/g1  
public abstract class AudioMedia ?3i<^@?  
{ B0gs<E  
public abstract void Play(); "IWL& cH3  
} 0 4oMgH>Vd  
SL_JA  
public class MP3:AudioMedia 9'KOc5@l^  
{ B<~BX [  
public override void Play() eEeK ] 8@  
{ 7'@~TM  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); t3!~=U  
} 5o0H7k]  
} Yof ]  
4hn' b[  
public class WAV:AudioMedia QR$m i1Vv\  
{ &@qB6!^  
public override void Play() 8{Vt8>4  
{ 4=|oOIhgb  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 5)gC<  
} :r&4/sN}<  
} )=0@4   
R5<:3tk=X  
public class MediaPlayer '/X m%S  
{   ,LL=b-Es  
  //根据需要完成任务的单向分派 w}x&wWM  
public void Play(AudioMedia media) F5\{`  
{   \u6/nvZ]N  
  media.Play(); sT91>'&  
} ZrWA,~;  
} IN"6 =2:  
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)。 ?jnbm'~S  
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。 T lB+ tV>  
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: o7yvXrpG(U  
public abstract class VideoMedia Wix4se1Ac  
{ &=lh Kt  
public abstract void Play(); #?bOAWAwLh  
} a!;K+wL >  
@$?*UI6y  
public class RM:VideoMedia =Unu>p}2V  
{ $XFFNE`%  
public override void Play() }`uq:y  
{ Bo/i =/7%  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); s18A  
} YKa9]Q  
} wgZ6|)!0  
vz)zl2F5sY  
public class MPEG:VideoMedia Y,X0x-  
{ 44UN*_qG  
public override void Play() ]?hlpL  
{ w-``kID  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); >7QC>ws%  
} M =GF@C;b  
}  Kuh)3/7  
YU1z\pK  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 aOW$H:b  
  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: +kOXa^K  
.Kk'N  
public interface IMedia .WW|v  
{ SCXtBZ`.G  
void Play(); *0%G`Q  
} \p J<@  
2B]mD-~  
public abstract class AudioMedia:IMedia P".rm0@R  
{ ks<+gL{K|i  
public abstract void Play(); '_o(I  
} Qx77%L4  
Bet?]4\_  
public abstract class VideoMedia:IMedia A,%NdM;t=5  
{ Iz I hC  
public abstract void Play(); 5<|X++y}8)  
} Ert` ]s~  
nnMRp7LQ-  
这样再更改MediaPlayer类的代码: AM4 :xz  
public class MediaPlayer ')j@OO3  
{   CrEC@5 j  
public void Play(IMedia media) UQ+!P<>w   
{   <z-+{-?z~  
  media.Play(); Uj> bWa`  
} k!sk\~>YO  
} -Sj|Y }  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 -Deqlaf(  
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。 wnbKUlb  
  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。 |kkg1M#  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ~Z x_"  
{ 47 9yG/+\  
IMedia media = null; B}Sl1)E  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) FFID<L f/2  
{ <5l!xzvw  
  case ("mp3"): g;G.uF&  
    media = new MP3(); |1^ !rHg  
    break; @ykM98K  
        //其它类型略; dzyp:\&9  
  case ("rm"): f hr QJ  
    media = new RM(); zX ?@[OT  
    break;   MbjMO"}  
  //其它类型略; ($Ck5`_MK  
} [78^:q-/0  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Cw&U*H  
player.Play(media); D$G:#z*  
} 2 1]8 7$  
ekhx?rz  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 P+[\9Gg  
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。 o<8=@ ^T  
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。 V<G=pPC'H  
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。 }o MY  
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: IJV1=/ NJW  
public interface IMediaFactory 8.4+4Vxh   
{ OMVK\_oXo  
IMedia CreateMedia(); \dw*yZ^  
} nA>kJSL'$  
tgB\;nbB  
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: Ud[Zv?tA:  
public class MP3Factory:IMediaFactory >@9>bI+Q  
{ cq \()uF'c  
public IMedia CreateMedia() 1Ydym2  
{ RkuPMs Hw;  
  return new MP3(); Pf?y!d K<  
} tW |K\NL  
} S8$kxQg  
//其它工厂略; s j{i  
({_Dg43O'[  
public class RMFactory:IMediaFactory (:2,Rr1"  
{ TwZASn]o  
public IMedia CreateMedia() W4~:3 Sk  
{ yC]X&1,:z  
  return new RM(); 251^>x.R  
} A$]&j5nh|  
} 0kdPr:B Q0  
//其它工厂略; <i(<|/ $  
W{!GL  
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。 N1O.U"L;  
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: x{';0MkUV  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) $<(FZb=  
{ bijE]:<AE7  
IMediaFactory factory = null; Rg!Fu  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) !K~:crUV|S  
{ `pzXh0}|  
  //音频媒体 [j]3='2}G  
  case ("mp3"): v9qgfdBS5  
    factory = new MP3Factory(); r)G^V&96  
    break; ,@1.&!F4it  
  //视频媒体 ;/Z9M"!u[  
case ("rm"): LK1 r@  
    factory = new RMFactory(); Gz9w1[t  
    break;   @rO4BTi>O  
  //其他类型略; V{j>09u  
} 3. kP,  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Gw/imXL  
player.Play(factory.CreateMedia()); (A\p5@ht  
} R\B-cU[,  
t'@qb~sf  
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。 cCoa3U/  
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: Xo{|m[,  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) X(Wd  
{ >(} I7  
IMediaFactory factory = null; ;gC.fpu  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) .9<  i  
{     o6PDCaT7  
  case ("mp3"): %ifq4'?Z   
    factory = new MP3Factory(); d&dp#)._8  
    break; j}2,|9ne  
    //其他类型略; S|{'.XG  
  case ("rm"): T w!]N%E  
    factory = new RMFactory(); y3]7^+k  
    break;   r pv`%  
  //其他类型略; G8y:f%I!b  
} \m3;<A/3n  
IMedia media = factory.CreateMedia(); =lzRx%tm  
media.Play(); Vd-\_VP20  
} LG0z|x(  
iG\ ]  
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。 $\0%"S  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 D{]t50a.  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 [/s^(2%  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: \BV$p2m5-  
\a|Fh hI  
<appSettings> PhHBmM GL  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> r+}5;fQJ  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 1<y|,  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> +izB(E8&{J  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> Vt {uG  
</appSettings> ;\F3~rl  
u}eqU%  
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: TTS.wBpR,  
private void InitMediaType() >IL[eiiPG  
{ U4J9b p|  
cbbMediaType.Items.Clear(); -'j_JJ  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 7IrbwAGZ3  
{ ]wH,534  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Svs!C+:le  
} 3;wAm/Z:Q  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; "ooq1 0P  
} }klET   
e/pZLj]M  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 8i H'cX  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) mgIB8D+6  
{ MZyzc{c,  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); '[E|3K5d  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Z /#&c  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; FT*OF 3  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ,]1oG=`3v  
factoryDllName).Unwrap(); T6gugDQ~.  
IMedia media = factory.CreateMedia(); |\yVnk!c  
media.Play(); |v,5s=} 7  
} g_kR5Wxpt  
v8 Q/DJ~  
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。 ,/d R  
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: W'3&\}  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 NQ7 j{dJ?  
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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