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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) BM5)SgK  
*2/6fhI[p  
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。 Z7 ++c<|p  
一、传统过程化设计思想 b,47 EJ}  
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: h7S; 4]  
public class MediaPlayer 6U,:J'5gP  
{   8E>2 6@.  
private void PlayMp3() !/1 ~  
{ s"~,Zzy@j  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ^;$9>yi1  
} v7v>  
C;ME"4,(  
private void PlayWav() :Ye~I;" 8  
{ &E@mCQ1  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); #v4^,$k>  
} cW ?6Iao  
To-$)GQ@W  
public void Play(string audioType) "&\(:#L  
{   d <zD@ z  
  switch (audioType.ToLower()) BWr!K5w>i  
  { 4$4Tx9C  
    case ("mp3"): S+?*l4QK  
    PlayMp3(); fT=ZiHJ3Gu  
    break; I/gfsyfA  
    case ("wav"): )=5*iWe  
    PlayWav(); kjr q;j:  
    break;       0|{":i_s  
  }   I]~s{I(EK  
} ncpA\E;ff^  
} ^5+7D1>W%  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 ANR611-a  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 )P|/<>z  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! Q[lkhx|.B  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 &m{~4]qWpM  
二、面向对象设计思想 I,V'J|=j  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! bHzZ4i  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: [3qJUJM  
public class MP3 >f;oY9 {m  
{ BJqb'H jd  
public void Play() :ra[e(l9  
{ `g{eWY1l  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); y }h2  
} 7e{w,.ny!  
} 2(GLc*B>  
YP{mzGdE&  
public class WAV 7j"B-k#  
{ F^!mgU X  
public void Play() 5!6}g<z&L  
{ Mi`t$hmP  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); E.yc"|n7l2  
} Ae<;b Of  
} 3>^B%qg6  
{s?hXB  
Public class MediaPlayer HBw0 N?  
{ /#}%c'  
  switch (audioType.ToLower()) 7/\SN04l  
  { 2XeNE[  
    case ("mp3"): 7f~7vydZ}  
        MP3 m = new MP3(); M F$NcU  
    m.Play(); 54 f?YR  
    break; /|<0,ozoJ  
    case ("wav"): @2\UjEo~  
    WAV w = new WAV(); ">nFzg?Y  
w.Play(); 0JhUncx  
    break;       If|i `,Iy  
  } 3W3d $  
}   H$&P=\8n  
  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。 sB01 QVx47  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) QFhQfn  
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。 e XmYw^n  
public class AudioMedia be.Kx< I  
{ |^GN<y^cn  
public void Play() p\xsW "=8q  
{ ,UD5>Ai  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); /ZSdY_%s  
} w Qp{z  
} UZE%!OWpeK  
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)。 dW#l3_'3T  
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: y{nX 6  
public abstract class AudioMedia HGW;]8xl  
{ {dV!sQD  
public abstract void Play(); {1GIiP-U  
} XP65  
";59,\6  
public class MP3:AudioMedia utw@5  
{ %'dsb7n  
public override void Play() q,j` _ R4  
{ 4_\]zhS  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); vpk~,D07yR  
} E+eC #!&w  
} 2V*<J:;wb  
l3kBt-m  
public class WAV:AudioMedia ' @j8tK  
{ zx5t gZd,N  
public override void Play() m RtE~~p  
{ AdRt\H<  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); |CjdmQ u  
} 3. g-V  
} `Y7&}/OM  
+]{PEnJ  
public class MediaPlayer }@g#S@o  
{   f/=H#'+8  
  //根据需要完成任务的单向分派 *\[GfTL  
public void Play(AudioMedia media) OH~I+=}.  
{   [m]O^Hp{{  
  media.Play(); [zl"G^z  
} O[&G6+  
} Pe7% 9  
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)。 q.RW_t~  
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。 }-M% $ ~`  
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: 1Q9e S&  
public abstract class VideoMedia H3o Um1  
{ 7ZgFCK,8m,  
public abstract void Play(); h}P""  
} VW9BQs2w  
rjT!S1Hs  
public class RM:VideoMedia 26c1Yl,DMn  
{ wmgKh)`@_{  
public override void Play() 0CUUgwA /  
{ 5nG$6Hw  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 7o64|@'j  
} 9=;ETLL "  
} @Tf5YZ*  
jo=,j/,l  
public class MPEG:VideoMedia {2%@I~US  
{ Hk;) l3oB  
public override void Play() !8>tT  
{ [a1}r=6~  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); p\7(IhW@  
} 1rhQ{6  
} ;-T%sRI:|  
D|!^8jHj  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 i6h , Aw3  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: E@\bFy_!>b  
]#x? [ F  
public interface IMedia B (dq$+4  
{ LP:C9 Ol\  
void Play(); BM]sW:-v  
} FA;uu\  
F>A&L8  
public abstract class AudioMedia:IMedia |(a< b  
{ nA^UF_rD-  
public abstract void Play(); B^uQv|m  
} W%RjjL J@  
Y$?<y   
public abstract class VideoMedia:IMedia slMWk;fmD}  
{ c)fTI,.$  
public abstract void Play(); ?I.<mdhN#t  
} geu8$^  
U GJ# "9  
这样再更改MediaPlayer类的代码: q#N8IUN}4  
public class MediaPlayer mam2]St"  
{   "J%/xj  
public void Play(IMedia media) C/Dc1sj  
{   p V^hZ.  
  media.Play(); `7zNVYur8  
} t,K_!-HX+  
} ?Y#0Je  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 &Q"Ox{~W  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 '\X<+Sm'  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 /Hl]$sJY  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 9L'R;H?L  
{ Y8 a![  
IMedia media = null; JY tM1d  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) } .cP  
{ v1Lu.JQC$  
  case ("mp3"): g^DPb pWxu  
    media = new MP3(); T6ajWUw  
    break; "!6 Ax-'  
        //其它类型略; 4#m"t?6!  
  case ("rm"): +<P%v k  
    media = new RM(); ')/yBH9mR  
    break;   2*K _RMr~  
  //其它类型略; TY3WP$u  
} D'Gmua]I  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); L.z`>1  
player.Play(media); |:i``gFj  
} @^$Xy<x  
6 2r%q^r`i  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 QX'/PO  
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。 NQ@."8  
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。 3%<xM/#  
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。 ^\uj&K6l  
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: ;$\d^i{N  
public interface IMediaFactory "$tP>PO{<  
{ S&@uY#_(*T  
IMedia CreateMedia(); xhIC["z5  
} FXPw 5  
hYW<4{Gjr  
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: DM%4 V|F"  
public class MP3Factory:IMediaFactory PZRm.vC)k  
{ b:nHcxDU<  
public IMedia CreateMedia() i# 1:DiF  
{ <5Jp2x#  
  return new MP3(); .h2K$(/  
} WX} "Pj/6  
} 47xJ(yO  
//其它工厂略; ~)#JwY  
1B;sSp.>  
public class RMFactory:IMediaFactory 2rq)U+   
{ EF?@f{YY$n  
public IMedia CreateMedia() qsUlfv9L6  
{ f#a ~av9rC  
  return new RM(); ~bCn%r2  
} $g55wGF  
} n; 0bVVMV  
//其它工厂略; a(Bo.T<2@  
Z;aQ/ n[`  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 ;Bo{.916  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: I% 43rdoPe  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) tdn[]|=  
{ ^<R*7mB*  
IMediaFactory factory = null; \5$N> 2kO  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) dIG(7 ~  
{ )A a98Eu?2  
  //音频媒体 {4g1Wr5=  
  case ("mp3"): h*f=  
    factory = new MP3Factory(); -bK#&o,  
    break; xr) Rx{)3h  
  //视频媒体 XX5 ):1  
case ("rm"): %Lexu)odW  
    factory = new RMFactory(); 50oNN+; =R  
    break;    ] }XK  
  //其他类型略; rHu  #  
} `J^J_s  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); a3L]'E'*#  
player.Play(factory.CreateMedia()); O&=?,zLO[  
} #_}lF<k  
&>Q_  
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。 l|`%FB^k  
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: UB]} j^  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) C26PQGo#$  
{ 9~DoF]TM  
IMediaFactory factory = null; _gK@),de  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) w8*+l0  
{     ?w1_.m|8u  
  case ("mp3"): m& DDz+g  
    factory = new MP3Factory(); B&_62`  
    break; >A|6 kzC  
    //其他类型略; h3D8eR.  
  case ("rm"): |lIkmW{  
    factory = new RMFactory(); ,8g~,tMr+  
    break;   XB-pOtVm  
  //其他类型略; 1sZwW P  
} Xi_>hL+R(  
IMedia media = factory.CreateMedia(); :cop0;X:Wm  
media.Play(); pJ x88LfR  
} |n3PznV  
J4h7] qt  
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。 uAR!JJ  
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。 ~wIVw}  
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。 ZGa>^k[:  
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: \pB"R$YZ6  
YMwMaU)K,  
<appSettings> eMVfv=&L<3  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> w*r.QzCu,5  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> b#R3=TQS8  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> WS@b3zzN  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> GwV2`2  
</appSettings> l}%!&V0  
bp:WN  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: j|9;") 1  
private void InitMediaType() gk~.u  
{ V^=z\wBZ  
cbbMediaType.Items.Clear(); ts3%cRN r  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) za'Eom-<u  
{ 7rc^-!k  
    cbbMediaType.Item.Add(key); `h( JD$w  
} dC_L~ }=  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 'Zf_/ y  
} e|+U7=CK  
f .rz2)o  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ;RW!l pGjP  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) [kgT"?w=  
{ Q <EFd   
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); (F]f{8  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); /s(/6~D|  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; }8p;w T!  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, BD[XP`[{  
factoryDllName).Unwrap(); xA#B1qbw  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 4hg]/X"H#  
media.Play(); (1%u`#5n-N  
} 5[esW  
"8J$7g@n@  
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。 Gk*Mx6|N  
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: /}r%DND'  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 \y{Bnp5h  
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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