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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) [/ !;_b\X  
p. R2gl1m  
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。 Psa@@'w  
一、传统过程化设计思想 ujgLJ77  
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: UQd6/mD`e  
public class MediaPlayer GlR~%q-jiQ  
{   PI|`vC|yy&  
private void PlayMp3() :WXf.+IA  
{ @7HOL-i  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); {YKMQI^O/  
} "{ry 9?z  
*a4b`HRT  
private void PlayWav() x@ s`;qz  
{ xv#j 593  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); "$E!_  
} O[hbu![  
&TkbnDuYd~  
public void Play(string audioType) DKVt8/vq  
{   U3 8wGSG  
  switch (audioType.ToLower()) L(1,W<kYg  
  { q*y9/HnI  
    case ("mp3"): = C'e1=]  
    PlayMp3(); MZP><Je&  
    break; H;t8(-F@'  
    case ("wav"): *liPJ29C[  
    PlayWav(); !NAX6m  
    break;       _ !^FW%  
  }   W$t}3Ru  
} n8OdRv  
} \]`(xxt1  
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。 #c)Ou!Ldb  
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。 ;`of'9|  
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! iUG/   
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。 ^Lfn3.M  
二、面向对象设计思想 1uge>o&  
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! HlL@{<  
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: /L|}Y242  
public class MP3 e>zk3\D!  
{ ah Xq{>  
public void Play() ~Ro:mH: w  
{ ~Yz/t  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); wCTR-pL^  
} gAUQQ  
} s^t1PfP(,  
y0&HXX#\  
public class WAV &N7:k+E  
{ ^R'!\m|FR  
public void Play() cKYvRe  
{ 0^lL,rC   
  MessageBox.Show("Play the wav file."); re7\nZ<\|  
} 3N%Ev o  
} )B&<Bk+  
rH:X/i;D  
Public class MediaPlayer ;Kq?*H  
{ ^oB1 &G  
  switch (audioType.ToLower()) ;)]zv\fC  
  { dVt@D&  
    case ("mp3"): JHZo:Ad -&  
        MP3 m = new MP3(); kJeOlO[  
    m.Play(); -*q2Y^A^l  
    break; udy;Odt  
    case ("wav"): tWOze, N  
    WAV w = new WAV(); %y\7  
w.Play(); "l,EcZRjTz  
    break;       h16Nr x  
  } ,h`D(,?X  
}   2_\|>g|  
  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。 vhEs+ j  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) EF=D}"E6pO  
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。 gO%i5  
public class AudioMedia }3_G|  
{ _po 4(U&  
public void Play() 6ch[B`[h,  
{ Msu2OF *x  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); q8bS@\i  
} [f(^vlK  
} j2qfEvU  
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)。 <\~#\A=;  
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: wXGFq3`  
public abstract class AudioMedia /0B ?3&H  
{ )-"L4TC)  
public abstract void Play(); lFV|GJ  
} FEmlC,%  
W1`ZS*12D  
public class MP3:AudioMedia q;Pz B4#  
{ #R~NR8( z  
public override void Play() 7Ej#7\TB]  
{ 2U+p@}cQUA  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); E+Mdl*  
} ^ 6|"=+cO\  
} %9Fg1LH42r  
]~Qkg+>'&  
public class WAV:AudioMedia r8 >?-P  
{ @BhAFv,7  
public override void Play() s9bP6N!,  
{ B :.;:AEbT  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ZSt ww{Z  
} $*-L8An?  
} "Oko|3  
*~^^A9C8  
public class MediaPlayer k ,(:[3J  
{   <F & hfy  
  //根据需要完成任务的单向分派 d`7] reh  
public void Play(AudioMedia media) 5c7a\J9>  
{   Bys|i0tb-  
  media.Play(); vJUB;hD  
} rep"xV&|>o  
} S]g)^f'a65  
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)。 Lpf=VyqC  
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。 =ApT#*D)o  
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: iUBni&B  
public abstract class VideoMedia IpmREl $j  
{ n_meJm.  
public abstract void Play(); 5xUPqW%3  
} 4]KceE  
b;l%1x9r  
public class RM:VideoMedia vy?YA-  
{ 0O4mA&&!oK  
public override void Play() ^dD?riFAk  
{ ev >9P  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); Y%@'a~  
} N *>; '  
} 7^=jv~>wP  
_*I6O$/>  
public class MPEG:VideoMedia yQ50f~9  
{ B=`!  
public override void Play() )wd~639U  
{ E}2[P b)e  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); h zE)>f  
} -',Y;0b%  
} Cx~z^YP'  
.`XA6e(8KR  
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{TF6  
  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: xE_[ = 7=  
?VsZo6Z"  
public interface IMedia e: tp7w 4  
{ XZGyhX7  
void Play(); ! +7ve[z  
} -X \v B  
o+&sodt|`  
public abstract class AudioMedia:IMedia lc7]=,qyF  
{ CuNHDYQ&3  
public abstract void Play(); dD%m=x  
} p?@D'  
>2/zL.O  
public abstract class VideoMedia:IMedia dX=^>9hN/  
{ ntejFy9_  
public abstract void Play(); u 36;;z  
} 0 CS_-  
HZ3<}`P_W  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ~@;7}Aag  
public class MediaPlayer J4i0+u  
{   4r*6fJ*bJ  
public void Play(IMedia media) v5o%y:~  
{   ^|M\vO  
  media.Play(); ;3wj(o0  
} qPY OO  
} d~1Nct$:  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ~GZ!;An  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 ;$gZ?&  
  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。 I?nj_ as  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /R7qR#  
{ ]@)T]  
IMedia media = null; R{uq8NA- W  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @|! 9~F  
{ H7bdL 8/  
  case ("mp3"): H. UwM  
    media = new MP3(); y1z<{'2x  
    break; G66A]FIg  
        //其它类型略; m2{3j[  
  case ("rm"): 8q*MhH>6I  
    media = new RM(); SA@MJ>Z  
    break;   vX|ZPn#  
  //其它类型略; \W$bOp  
} lIPy)25~  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Rd7[e^HSN  
player.Play(media); 72@lDY4cE  
} ~"F83+RDe  
AW3\>WC  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 #Bq.'?c'~  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 }`M53>C,gQ  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 )vVt{g  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 )f(.{M  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: &Ohm]g8{2  
public interface IMediaFactory @*Sge LeL  
{ Du@?j7&l=$  
IMedia CreateMedia(); rF C6"_  
} $OOZ-+8  
 Khd"  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: *((wp4b  
public class MP3Factory:IMediaFactory o|#Mq"od  
{ %Ci`O hT  
public IMedia CreateMedia() ZNb;2 4  
{ *K#7,*Oz  
  return new MP3(); {B^V_TX2  
} X :2%U  
} =*EIe z*.x  
//其它工厂略; 7-a[W   
u;1/.`NPB  
public class RMFactory:IMediaFactory jSa9UD  
{ Uawf,57v<  
public IMedia CreateMedia() g$C-G5/bjD  
{ l(X8 cHAi  
  return new RM(); WXz'H),R  
} >s#[dr\ww  
} +-_71rJc.  
//其它工厂略; 7w}D2|+  
o+(>/Ou  
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。 cBICG",TA  
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: 9[qEJ$--  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) WT(inf[  
{ RiHOX&-7  
IMediaFactory factory = null; @oC# k<  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Ki#({~  
{ @\-i3EhR  
  //音频媒体 %7tQam  
  case ("mp3"): ua$H"(#c  
    factory = new MP3Factory(); zJ;K4)"j  
    break; /18Z4TA  
  //视频媒体  LW?Zd=  
case ("rm"): VAkZ@ u3'~  
    factory = new RMFactory(); !'uLV#YEZ  
    break;   q^{Z"ifL  
  //其他类型略; HI}$Z =C  
} JTT"t@__  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); x!\FB.h4!(  
player.Play(factory.CreateMedia()); M6(oJ*  
} O6rrv,+_L  
B<.XowT'  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 YG2rJY+*  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: .54E*V1  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Fy4jujP<  
{ .<`W2*1  
IMediaFactory factory = null; )9_jr(s  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) F\m  
{     _ED,DM  
  case ("mp3"): +R7";.  
    factory = new MP3Factory(); }z/;^``  
    break; y'4=  
    //其他类型略; j/^0q90QO  
  case ("rm"): U8< GD|  
    factory = new RMFactory(); b,318R8+G  
    break;   {mkYW-4Se  
  //其他类型略; ,"}'NH@  
} J@yy2AZnO  
IMedia media = factory.CreateMedia(); pu`|HaQaE  
media.Play(); ?,s{M^sj^  
} KUuwScb\  
YTYYb#"Q  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 7i/?+|  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 )EcF[aO  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 ][_:{ N/  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: "pHQ  
, :kCt=4%  
<appSettings> EzthRe9  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> LU%g>?m.]  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ;S2^f;q~$  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> c?j/ H$  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> <.+hV4,3  
</appSettings> oTT/;~I  
{N/(lB8  
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: ^Jsx^?  
private void InitMediaType() l>H#\MR  
{ ?neXs-'-p  
cbbMediaType.Items.Clear(); ^JJ*pT:  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 7WKb| /#;  
{ 45q-x_  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 7;0^r#:87#  
} ebp18_a|  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; wHAoO#`wn5  
} L+(5`Y  
0,E*9y}  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: j[ kg9z  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #-Ehg4W  
{ z3[ J>  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); rp{q.fy'U  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); MCjf$pZN]  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; C`%cPl  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 9)];l?l  
factoryDllName).Unwrap(); Myg &H(~  
IMedia media = factory.CreateMedia(); TW7jp  
media.Play(); 1#gveHm]-G  
} :Fm;0R@/k  
IlN9IF\9L  
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。 sy0|=E*;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: 7%b?[}y4  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 xi %u)p  
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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