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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) wAMg"ImJ  
?}||?2=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。 tobE3Od4  
一、传统过程化设计思想 owVvbC2<b(  
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: 5'lVh/  
public class MediaPlayer ,OZ  
{   U}v`~' K  
private void PlayMp3() |1tKQ0jg  
{ k(Yz2  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); !U`&a=k  
} 0SpB 2>_  
OhF55,[  
private void PlayWav() 3 qYGEhxv  
{ `CK~x =  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); *k$[/{S1-  
} GR,2^]<{  
pP\Cwo #,  
public void Play(string audioType) jzvK;*N  
{   J?4{#p  
  switch (audioType.ToLower()) C|{Sj`,XG  
  { P jQl(v&O  
    case ("mp3"): D(cD8fn,J  
    PlayMp3(); p l)":}/)  
    break; 1- RY5R}VR  
    case ("wav"): za l]t$z>  
    PlayWav(); IrwQ~z3I  
    break;       y@LImiRG  
  }   J%|?[{rO{'  
} U}2@  
} 7T[~~V^x  
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。 0Q3U\cDr  
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。 PA2} 4`  
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! I2}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。 0AZ9I!&i  
二、面向对象设计思想 wG3L+[,  
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! .=y=Fv6X  
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: 0 9H rn  
public class MP3 D#jwI,n}x  
{ 9#E *o~1  
public void Play() Khq\@`RaT  
{ ci,(]T +!  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); $`pf!b2Z  
} UBo0c?,4  
} S)CsH1Q  
'2,~'Zk  
public class WAV /4{WT?j  
{ ,@"yr>Q9#6  
public void Play() ?o<vmIge  
{ Zy0M\-Mn  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); So5/n7  
} 7o4E_ .*  
} O{:{P5  
Y A.&ap  
Public class MediaPlayer {uDW<u_!  
{ (6%T~|a  
  switch (audioType.ToLower()) 3j#VKj+Uc  
  { H4i}gdR  
    case ("mp3"): B'/U#>/  
        MP3 m = new MP3(); ]#~J[uk  
    m.Play(); 1eXMMZ/?  
    break; :kZ]Swi 5  
    case ("wav"): tpI/I bq  
    WAV w = new WAV(); hvt]VC]]  
w.Play(); cGot0' mB  
    break;       deVd87;@7[  
  } }OkzP)(  
}   .0Ud?v>=  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 _/[qBe  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) bR`5g  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 (lsG4&\0F  
public class AudioMedia b+s'B4@rb  
{ -]EL|_;  
public void Play() q NGR6i  
{ O:]']' /  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); H4Bt.5O*  
} <Qq {&,Le  
} TtJX(N~  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 He_O+[sc  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: LP3#f{U  
public abstract class AudioMedia >^8O:.  
{ 288mP]a(v_  
public abstract void Play(); ,Wtw0)4  
} }$?FR  
Uo3  
public class MP3:AudioMedia DVQr7tQf  
{ qw+ 7.h#V  
public override void Play() YB*)&@yx  
{ 5{H)r   
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); wXNng(M7  
} )St0}?I~  
} p{?duq=  
k_g@4x1y*  
public class WAV:AudioMedia <?7CwW  
{ Z@Rqm:e  
public override void Play() /X8a3Eqp9  
{ 1I;q@g0  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); XRaGV~  
} F'~r?D  
} '{`KYKLP+  
j)i c7 b  
public class MediaPlayer besc7!S  
{   s:<y\1Ay  
  //根据需要完成任务的单向分派 {[uhIJD3g6  
public void Play(AudioMedia media) 2e6P?pX~2  
{   8Y SvBy  
  media.Play(); `!8\ |/  
} za>%hZf\  
} P, x" ![6  
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)。 |E13W  
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。 k(f),_  
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: 1P]J3o  
public abstract class VideoMedia HSud$(w  
{ /{R ^J#  
public abstract void Play(); fMwF|;  
} qJ" (:~  
.J.}}"+U  
public class RM:VideoMedia :7@[=n  
{ 8hV]t'/;  
public override void Play() hn.(pI1  
{ *gmc6xY  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); l(Y32]Z   
} THl:>s  
} fD%/]`y  
:M6|V_Yp  
public class MPEG:VideoMedia /@"mQx~[q  
{ k r$)nf  
public override void Play() =u0=)\0@r  
{ ZW M:Wj192  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); r6j[C"@  
} ,WdSJ BK'a  
} + s}!+I8 P  
D[W ` q#W  
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。 JKKp5~_~  
  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: \Vv)(/q{  
H:b"Vd"x9  
public interface IMedia fe\'N4  
{ 8y<mHJ[B  
void Play(); I'D3~UI f  
} qX&+  
.0nT*LF  
public abstract class AudioMedia:IMedia `LH9@Z{  
{ t:dvgRJt*  
public abstract void Play(); QAI=nrlp  
} ,T;sWl  
bLTX_ R  
public abstract class VideoMedia:IMedia d% @0xsU1  
{ VK4UhN2  
public abstract void Play(); l=" (Hp%b  
} qY&(O`?m&  
Cpzdk~+H  
这样再更改MediaPlayer类的代码: tzl,r"k3  
public class MediaPlayer [1~3\-Y  
{   %B&O+~  
public void Play(IMedia media) 4FneP i~i  
{   DKo6lP`  
  media.Play(); qV=O;  
} )~P<ruk>,C  
} OL=X&Vaf<  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 4 JBfA,  
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。 oe6Ex5h  
  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。 /&?ei*z  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) va~:Ivl-)  
{ 7|Vpk&.>  
IMedia media = null; @"cnPLh&  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Pf8_6z_  
{ [:,|g;=Y}  
  case ("mp3"): uUl ;}W  
    media = new MP3(); c[1{>z{G  
    break; R||$Wi[$  
        //其它类型略; [L7S`Z  
  case ("rm"): d*!H&1L  
    media = new RM(); `zs@W  
    break;   _2k<MiqCD[  
  //其它类型略; GDj_+G;tO\  
} yyPj!<.MGP  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); p-C{$5& O1  
player.Play(media); ILNghtm-  
} .&=\ *cZc  
xR'd}>`  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 -Hi_g@i*XW  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 KJn 3&7  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 a Sm</@tO&  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 yokZ>+jb  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: \#h=pz+jb  
public interface IMediaFactory Jx3a7CpX  
{ 7DW-brd   
IMedia CreateMedia(); fk#Ggp<  
} 4P2p|Gc3  
),<h6$  
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: "{{@N4^  
public class MP3Factory:IMediaFactory PzjIM!>  
{ Ux,dj8=o  
public IMedia CreateMedia() F&/ }x15  
{ TR?jT U  
  return new MP3(); 4J[bh  
} v&^N+>p  
} RplcM%YJn  
//其它工厂略; kSJ:4!lFU  
k \t6b1.M  
public class RMFactory:IMediaFactory d76C ]R5L  
{ */]1?M@P)  
public IMedia CreateMedia() =0@o(#gM  
{ aBF<it>  
  return new RM(); OOsd*nX/  
} 3e[k9`  
} [xs`Pi  
//其它工厂略; jaTCRn3|<  
7")&njQ/x  
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。 ^-}3 +YA  
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: lZ+ 1 A0e  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) .b%mr:nEt7  
{ ]sI{ +$~:c  
IMediaFactory factory = null; |qk%UN<  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) kr ?`GQm  
{ R[lA@q:  
  //音频媒体 @XF/hhGE_y  
  case ("mp3"): _*(:6,8  
    factory = new MP3Factory(); 4.&et()}  
    break; 7_7^&.Hh  
  //视频媒体 {*|$@%y!  
case ("rm"): Z=?qf$.}  
    factory = new RMFactory(); avv/mEf-f  
    break;   /3vj`#jD  
  //其他类型略; 4p&SlJ  
} nYY'hjZ  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); MU_ >+Wnf  
player.Play(factory.CreateMedia()); c_2kHT  
} RK]."m0c~#  
'$OLU[(Y  
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。 TLzcQ|  
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: m+'X8}GC#O  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) an?g'8! r:  
{ 7w"YCRKh  
IMediaFactory factory = null; {' |yb  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) T|nN.  
{     qo;F]v*pkK  
  case ("mp3"): > cJX'U9  
    factory = new MP3Factory(); Sytx9`G 5  
    break; I=`efc]T  
    //其他类型略; !FnH;  
  case ("rm"): 2TC7${^9}J  
    factory = new RMFactory(); =HvLuVc  
    break;   F9SIC7}uH  
  //其他类型略; j#XU\G  
} xZ"kJ'C4}  
IMedia media = factory.CreateMedia(); }%-`CJ,  
media.Play(); &-Zg0T&tZ  
} QO~ TuC  
z//6yr  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 P(r}<SM  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 80M4~'3  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 KK*"s^ L  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: w4+bzdZ  
kjW`k?'s  
<appSettings> IF*kLl?  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> {GH 0 J"  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 1z(y>`ZBq  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> >&9Iy"  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> C>7k|;BvF  
</appSettings> `qsn;  
BPKeG0F7  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: U `"nX)$  
private void InitMediaType() 86@@j*c(@k  
{ )Nq$~aAm  
cbbMediaType.Items.Clear(); yyHr. C  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 5B( r[Ni b  
{ J`3 p Xc$.  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 1k>*   
} F;&'C$%  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; WYE[H9x1?  
} Im_`q\i  
MgLz:2 :F  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 8 YBsYKC  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) F3a"SKMW  
{ [w)6OT  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 7<?v!vQ}-  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Hca)5$yL  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; jKu"Vi|j>  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, #H1yjJQ /x  
factoryDllName).Unwrap(); cj<j *(ZZ  
IMedia media = factory.CreateMedia(); TM':G9n  
media.Play(); ]IkjZ=  
} !NYc!gYD  
*$_<| g)9  
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。 VG\ER}s&P  
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: 6i \b&  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 Da8qR+*x  
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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