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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) m=PSC Ib  
nBaY|  
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。 B~lrd#qC  
一、传统过程化设计思想 "Hg.pDNZ  
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: 4cr >sz  
public class MediaPlayer qeBfE  
{   G#N h)ff  
private void PlayMp3() *@dRL3c^=  
{ %xyt4}-)m  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); |`U^+Nf  
} $oH?oD1  
my[)/'  
private void PlayWav() Up*p*(d3  
{ R5r )01  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); E%3WJ%A  
} _w Cp.[3?t  
I(s\ Q[  
public void Play(string audioType) 7sC$hm]  
{   >72j,0=e  
  switch (audioType.ToLower()) `U#*O+S-^  
  { hp%|n:.G  
    case ("mp3"): LP7t*}PK  
    PlayMp3(); @mNf(&  
    break; :v* _Ay  
    case ("wav"): VZ}^1e  
    PlayWav(); 'vhgR2/  
    break;       sn+i[  
  }   p;"pTGoW i  
} hc"+6xc  
} FaPX[{_E  
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。 &%>l9~F'~  
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 :ySA  
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! .2C}8GGC'  
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。 245(ajxHC  
二、面向对象设计思想 y)"aQJ>  
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! &AU%3b  
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: LU?X|{z  
public class MP3 Nw+0b4{  
{ Ib*l{cxN  
public void Play() ^a[7qX_B  
{ !\}Dxt  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); KR^lmN  
} fS>W-  
} %Fa/82:- "  
Lf3Ri/@ p  
public class WAV PM=Q\0  
{ k*J}/HO  
public void Play() (WVN*OR?  
{ 'D1 T"}  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); `a ["`N^  
} !Z YMks4  
} YKJk)%;+w  
x4CrWm  
Public class MediaPlayer ~x)Awdlu  
{ E&Pv:h,pV&  
  switch (audioType.ToLower()) u&I?LZ-=,  
  { ^cZF#%k  
    case ("mp3"): _SY<(2s]B  
        MP3 m = new MP3(); "6[' !rq0  
    m.Play(); NN\% X3ri"  
    break; kUUN2  
    case ("wav"): b*',(J94  
    WAV w = new WAV(); <K=:_  
w.Play(); S:v]3G  
    break;       $z1u>{  
  } >)R7*^m{'  
}   }y(1mzb  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 B[Fx2r`0  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) zy(sekX;  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 t4GG@`  
public class AudioMedia @.yp IE\  
{ &{!FE`ZC_  
public void Play() 4`o_r%   
{ Gw:8-bxS  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); q{ItTvL  
} a9j f7r1  
} #Q.A)5_  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 yd$_XW p?\  
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: v(W$\XH  
public abstract class AudioMedia |>5NH'agV  
{ &p8b4y_  
public abstract void Play(); &#;vR 0O  
} %"r3{Hs  
ts`c_hH,1'  
public class MP3:AudioMedia &|'1.^f@;E  
{ q(p]6Ha|  
public override void Play() W=|sy-N{2  
{ {u{n b3/jl  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  qa)X\0  
} >'iXwe-  
} =3$JeNK9  
wHq*)7#h#  
public class WAV:AudioMedia wwE`YY  
{ [#`)Bb&w  
public override void Play() VI: !#  
{ m/Ou$  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); m X{_B!j^  
} 1v)ur\>R  
} %ZF47P%6  
48vKUAzx`  
public class MediaPlayer V*5 ~A [r  
{   V]dzKNFi  
  //根据需要完成任务的单向分派 HR]*75}e  
public void Play(AudioMedia media) Xb6X'rY  
{   *`&4< >=n  
  media.Play(); U2 m86@E  
} :l ~Wt7R  
} %"B+;{y(5  
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)。 LI1OocY.]  
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。 L lOUK2tZ  
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: UfIH!6Q  
public abstract class VideoMedia d|#sgGM<8  
{ VN6h:-&iY  
public abstract void Play(); ~iI4v#0  
} @'>h P  
t1"-3afe  
public class RM:VideoMedia "I+71Ce  
{ NrA?^F  
public override void Play() i E p{  
{ )RV.N}NU  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); zt,pV \|  
} F|9:$Jpw!  
} j`tBki:  
/`$9H|  
public class MPEG:VideoMedia ukNB#2 "  
{ zv/owK  
public override void Play() :+Ti^FF`w  
{ vU|=" #  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ~Y;_vU  
} d0ZbusHHb  
} vk;]9o j*  
2smQD8t  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 JR>v  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: e+416 ~X v  
(.[HE ~ s?  
public interface IMedia 3s25Rps  
{ !| ObNS  
void Play(); o+-G@ 16  
} hHXTSk2  
*F[;D7sZ~  
public abstract class AudioMedia:IMedia =6Z$nc R  
{ hf#[Vns  
public abstract void Play(); Vm6 0aXm_  
} ]CL t Km  
Km/#\$|}  
public abstract class VideoMedia:IMedia >2kjd  
{ iH&BhbRu_  
public abstract void Play(); P[q`{TdV  
} L`"B;a&  
%N.qu_,IZ  
这样再更改MediaPlayer类的代码:  a@mMa {  
public class MediaPlayer (zv)cw%  
{   vdS)EIt  
public void Play(IMedia media) LS(J%\hMDm  
{   b&iJui"7k  
  media.Play(); /U1&#"P  
} ~r%>x  
} 7|vB\[s  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 LA\)B"{J  
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。 FEoH$.4  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 @)hrj2Jw  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +#$(>6Zu"{  
{ fQ.{s Q$@h  
IMedia media = null; 7"|j.Yq$H{  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) estDW1i)  
{ 335\0~;3  
  case ("mp3"): w26x)(7  
    media = new MP3(); FXF#v>&  
    break; )U$]J*LI  
        //其它类型略; cbHb!Lbg  
  case ("rm"): uoX] #<1J  
    media = new RM(); DnY7$']"|  
    break;   >%PPp.R  
  //其它类型略; +|SvJ  
} hp:8e@  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); (";{@a %  
player.Play(media); ptcG:  
} <kY ||  
h3z=tu['  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 kJy bA  
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。 ,pc\ )HR  
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。 @qGg=)T  
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。 P@RUopu,i  
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: Z T5p  
public interface IMediaFactory @C}Hx;f6  
{ s</llJ$  
IMedia CreateMedia(); K% Gbl#  
} Sn _zhQxG  
Q302!N  
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: :2n(WXFFI  
public class MP3Factory:IMediaFactory ;~Em,M"o  
{ SdI/  
public IMedia CreateMedia() cv'Fc  
{ _:tclBc8R  
  return new MP3(); s\-^vj3  
} wu2AhMGmw  
} JMT?+/Qbu  
//其它工厂略; ji &*0GJQ  
!iOuIYjV  
public class RMFactory:IMediaFactory ]:Q7Gys  
{ X> *o\   
public IMedia CreateMedia() /&+6nOP  
{ jgr2qSU C  
  return new RM(); `tCOe  
} -}ebn*7i\  
} [SW@"C!  
//其它工厂略; c0H8FF3  
MI!JZI$z5  
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。 kRk=8^."By  
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: N1V qK  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) j=^b'dyL  
{ `P`n qn  
IMediaFactory factory = null; x+O}RD*G  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) >e4  
{ ]Mh7;&<6[  
  //音频媒体 SZ9xj^"g  
  case ("mp3"): \bh3&Z'.  
    factory = new MP3Factory(); o3;u*f0rWn  
    break; zr0_SCh;2  
  //视频媒体 zN\~v  
case ("rm"): Lp \%-s#5s  
    factory = new RMFactory(); N_vVEIO9  
    break;   NLJD}{8Ot  
  //其他类型略; zS:89y<  
} 7p?6j)rj  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 'DQp  
player.Play(factory.CreateMedia()); p6V`b'*>  
} ]|q\^k)JU  
];P^q`n=.  
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。 }lgqRg)F9[  
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: Zq|oj^  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) @=c{GAj  
{ *JG?^G"l  
IMediaFactory factory = null; `d=$9Pi  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) cU25]V^{\  
{     F}Bc +i#]  
  case ("mp3"): -Uz xs5Zl  
    factory = new MP3Factory(); TJ9,c2d+  
    break; %PG::b  
    //其他类型略; }6]V*Kn,  
  case ("rm"): r'hr 'wZ  
    factory = new RMFactory(); laM0W5  
    break;   r^P}xGGK  
  //其他类型略; do{#y*B/g!  
} xPh%?j?*v  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 6|#^4D)  
media.Play(); ,_T,B'a:  
} @A6\v+ih  
&Ko}Pv  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 2 G_*Pqc  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 DR9M8E  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 8\8uXOS  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: zQ {g~x  
5;V#Z@S  
<appSettings> )BTJs)E  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> dUn8Xqj1  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> `QR2!W70o3  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" />  ew4IAF  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> wC BL1[~C  
</appSettings> 0+8ThZ?n  
H/Goaf%  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: *6Rl[eXS  
private void InitMediaType() `q eL$`  
{ m7kDxs(KO  
cbbMediaType.Items.Clear(); Qd!;CoOmZs  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) _\"P<+!  
{ 5 d(A(  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ok'0Byo  
} !{s $V2_  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; e=Kv[R'(M  
} ;0xCrE{l"  
t2OXm  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: SlZL%C;  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #X"\:yN  
{ j1YE_U  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); =Gd[Qn83.%  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 6FSw_[)  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; p/lMv\`5  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, uA!T@>vl  
factoryDllName).Unwrap(); A>>@&c:(  
IMedia media = factory.CreateMedia(); gRdE6aIZ  
media.Play(); 2I?HBz1v  
} g,y`[dr  
4g\a$7 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。 I6y&6g  
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: (fh:q2E#  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 rxa"ji!)  
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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