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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) Kj4/fB  
<Ky-3:pxeM  
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。 At Wv9  
一、传统过程化设计思想 @*6fEG{,q  
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: \x<8   
public class MediaPlayer g)X3:=['  
{   (V{/8%mWc  
private void PlayMp3() 8Y($ F2  
{ eADCT  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Ca2r<|uA  
} LP vp (1  
EZUaYp ~M  
private void PlayWav() fQ<sq0' e\  
{ RZa/la*  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); '/d51  
} QYH-"-)  
_#8hgwf>  
public void Play(string audioType) 1NZ"\9=U  
{   sZ `Tv[  
  switch (audioType.ToLower()) 0Hnj<|HL  
  { &G {GLP?H  
    case ("mp3"): &o:5lxR{  
    PlayMp3(); [M|^e;tWK  
    break; =*\s`ox`  
    case ("wav"): n Bu!2c  
    PlayWav(); ?@64gdlwq  
    break;       =2R4Z8G  
  }   \6b~$\~B  
} u$nzpw0=H  
} 6!<I'M'[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。 &YhAB\Rw  
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。 w~3X m{  
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! h@,ja  
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。 sy&[Q{,4  
二、面向对象设计思想 J%&LQ9  
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! SuE~Wb 5&  
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: "zEl2Xn28_  
public class MP3 VPMu)1={:p  
{ &[E\2 E  
public void Play() u64#,mC[*  
{ L}Z.FqJ  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); *$Q>Om]  
} iq&3S0  
} oi #B7  
wuqe{?  
public class WAV (NJ{>@&  
{ 2#wnJdr6E  
public void Play() bWe2z~dP  
{ ;UdM8+^/V]  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); B,>02EZ  
} V DFgu  
} ^C>kmo3J  
te@m#` p9  
Public class MediaPlayer T;w:^XW  
{ yV^Yp=f_  
  switch (audioType.ToLower()) 4]d^L>  
  { @*;x1A-]V  
    case ("mp3"): wkg4I.  
        MP3 m = new MP3(); |#Gxqq'  
    m.Play(); R7::f\I   
    break; v+ $3  
    case ("wav"): 4_#$k{  
    WAV w = new WAV(); 4I4m4^  
w.Play(); Ob0sB@  
    break;       M.}9)ho   
  } =G-OIu+H!U  
}   sW>%mnx  
  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。 fc#9e9R  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) {lI}a8DP  
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。 U:7h>Z0W  
public class AudioMedia +){^HC\7h  
{ l+ }=D@l  
public void Play() -E-#@s  
{ 4n,&,R r#  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); K?.~}82c  
} &PMQ]B  
} C5~#lNC  
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&s34Pd  
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: kWzp*<lWe  
public abstract class AudioMedia ff--y8h  
{ iI GK "}  
public abstract void Play(); Aztrq  
} F^dJ{<yX  
2BccE  
public class MP3:AudioMedia .f~9IAXP`  
{ =*UK!y?n  
public override void Play() ;dIk$_FN  
{ EC?5GNGT,  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); /T _M't@j  
} VG5+u,U6>  
} ;,{ _=n>  
E$"NOR  
public class WAV:AudioMedia ~j!n`#.\  
{ i"Jy>'  
public override void Play() P\"kr?jZP  
{ T?3Q<[SmI  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); J=A)]YE  
} cy%M$O|hX5  
} _}[ Du/c  
?:R]p2ID  
public class MediaPlayer 6h9(u7(-N  
{   ]E9iaq6Z  
  //根据需要完成任务的单向分派 !Dd'*ee-;  
public void Play(AudioMedia media) . ,|C>^  
{    A 3 V  
  media.Play(); 54 $^ldD  
} C[FHqo9M?H  
} dL42)HP5  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 {"o9pIh{~  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 yfl?\X{  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: 1}VaBsEV  
public abstract class VideoMedia yP"2.9\erH  
{ >}SEU-7&\  
public abstract void Play(); GcO2oq  
} `KQx#c>'  
jg$qp%7i%  
public class RM:VideoMedia Dk  `&tr  
{ Ejk;(rxI  
public override void Play() /&gg].&2?  
{ ~WA@YjQ]  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); tZ]gVgZg  
} rPk|2l,E,3  
} *Y>w0k  
QK_5gD`$a,  
public class MPEG:VideoMedia VEps|d3,,  
{ =~:IiK/#  
public override void Play() {B+}LL!  
{ Y3 $jNuV  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); fU6YJs.H^8  
} q9 Df`6+  
} s&7 3g0$$  
(~~m8VJ>  
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。 w:\} B'u  
  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: !5,C"r  
n/9afIN  
public interface IMedia (T1< (YZ  
{ &2ED<%hH`  
void Play(); Q[OwP  
} .`D'eS6b  
ItVN,sVJb  
public abstract class AudioMedia:IMedia x%dny]O1;  
{ VMah3T!  
public abstract void Play(); %lCZ7z2o  
} 7}iv+rQ  
J;& y?%{@5  
public abstract class VideoMedia:IMedia ::Zo` vP  
{ [Uup5+MCv  
public abstract void Play(); EL,k z8  
} H(y`[B,}*  
\%7*@&  
这样再更改MediaPlayer类的代码: /,G `V  
public class MediaPlayer TPp]UG  
{   xpdpD  
public void Play(IMedia media) 1T|f<ChIF<  
{   eB0exPz%  
  media.Play(); <8WFaP3,  
} vr;`h/  
} )n&hO_c/  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 56AC%_ g>  
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。 oc1BOW z  
  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。 ?L<B]!9HZt  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ~& -h5=3  
{ 5RPG3ppS  
IMedia media = null; sVyV|!K  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) r;Sk[Y5#  
{ u=:f%l  
  case ("mp3"): :T-DxP/  
    media = new MP3(); +bumWOQ'  
    break; }4 0T'y  
        //其它类型略; TOwqr T/  
  case ("rm"): w)dnmrKDZg  
    media = new RM(); V 20h\(\\  
    break;   tSHW"R  
  //其它类型略; 2cCiHEL#  
} +M"j#H  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); wR%Ta-  
player.Play(media); HA'~1$#z  
} &y!?R$?b  
FGDVBUY@  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 B4.: 9Od3  
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。 ;UQza ]i  
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。 `Gio 2gl9  
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。 D4VDWv  
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: y_m+&Oe  
public interface IMediaFactory HzTmNm)  
{ ,AnD%#o  
IMedia CreateMedia(); 6b|<$Je9  
} K6DN>0sY  
5Zq hyv=  
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:  l<6G Z  
public class MP3Factory:IMediaFactory "3RFy i  
{ fZiAl7b!  
public IMedia CreateMedia() J?O0ixU  
{ 01r%K@ xX\  
  return new MP3(); (p>|e\(]0  
} R XCn;nM4  
} *(9Tl]w  
//其它工厂略; kY)Vr3uGA  
!|[rh,e]  
public class RMFactory:IMediaFactory {SV/AN  
{ Z"8lW+r *  
public IMedia CreateMedia() {lf{0c$X.  
{ k%6CkC w  
  return new RM(); [xqV`(vM  
} 6?a`'&  
} l*l*5hA  
//其它工厂略; _=mzZe[  
7ws<' d7/  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 a{`hAI${  
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: ~HmH#"VP  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) h%/BZC^L]|  
{ Sgi`&;PF  
IMediaFactory factory = null; G4(R/<J,BQ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ?Bf>G]zx  
{ Yc[umn^K  
  //音频媒体 3RaduN]  
  case ("mp3"): AR [m+E  
    factory = new MP3Factory(); u`'" =Y_E  
    break; D, ")n75  
  //视频媒体 9,?~dx  
case ("rm"): afrF%!  
    factory = new RMFactory(); `;85Mo:qJ  
    break;   ]$/oSa/  
  //其他类型略; gH//@`6  
} T]tP!a;K  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); +p%3pnj:K  
player.Play(factory.CreateMedia()); syw1Z*WK  
} ^L%_kL_7  
t\,Y<9{w  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 n{gEIUo#  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: q%sZV>  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) -`faXFW'  
{ 9L>?N:%5  
IMediaFactory factory = null; COw"6czX/  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) NzT &K7v  
{     `G$>T#Dq  
  case ("mp3"): BA h'H&;V  
    factory = new MP3Factory(); EJn]C=_(  
    break; >eTbg"\  
    //其他类型略; P<vl+&*  
  case ("rm"): >+{WiZ`  
    factory = new RMFactory(); qPPe)IM'Sc  
    break;   =mYf] PIX  
  //其他类型略; xSudDhRP  
} B<d=;V  
IMedia media = factory.CreateMedia(); LhL |ETrJ  
media.Play(); owIpn=8|Q  
} _V"0g=&Hc  
<&\ng^Z$  
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。 0q5J)l:  
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。 T<n`i~~  
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。 xX&B&"]5  
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: uU^DYgs  
y-hTTd"{  
<appSettings> AqgY*"A7  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> iM!2m$'s  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> &qbEF3p^@  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> |S!R Q-CF  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ):K%  
</appSettings> !FgZI4?/Y=  
72;'8  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: &GLDoLk6[  
private void InitMediaType() MG=E 6:  
{ w'TAM"D`  
cbbMediaType.Items.Clear(); :|bL2T@>[  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) vm@V5oH  
{ YYT;a$GTo  
    cbbMediaType.Item.Add(key); M86"J:\u]  
} p)SW(pS  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; rn-bfzoDS  
} NO~G4PUM0C  
p4P=T@:  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: X,49(-~\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 5|rBb[  
{ 9G[ DuYJI  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); h~#iGs  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); #&.Znk:@.f  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; t oA}0MI(:  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ?;l@yx  
factoryDllName).Unwrap(); M8-8 T  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 2G8w&dtu  
media.Play(); sTd@/>S?p  
} t~L4wr{B  
J_7w _T/  
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。 TJv .T2|  
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: `"=Hk@E  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 %6q82}#`  
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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