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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) 4L97UhLL  
tqpi{e  
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。 0G Q8} r  
一、传统过程化设计思想 6g#E/{kQw  
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: zF? 6"  
public class MediaPlayer iO18FfM_  
{   -r~9'aEs  
private void PlayMp3() Lm1JiP s d  
{ eIf-7S]m  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ,[dvs&-*  
} Dk2Zl  
~,8#\]xR  
private void PlayWav() l0ZK)  
{ L`9.Gf  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); E7w^A  
} y4=T0[ V  
F8/n;  
public void Play(string audioType) ;WrG\R/|  
{   g 4 $  
  switch (audioType.ToLower()) O9ro{ k  
  { Pj BBXI1i  
    case ("mp3"): m0^~VK|  
    PlayMp3(); Y9st3  
    break; 9U )9u["DH  
    case ("wav"): CC$rt2\e  
    PlayWav(); g]BA/Dw  
    break;       nT}i&t!q8@  
  }   3.ShAL  
} v5?ct?q  
} 6O0aGJ,H  
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。 $j@P 8<M7  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 uI9+@oV  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! hew"p(`  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 z  fy(j  
二、面向对象设计思想 9d=\BBNZ  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! Mdp'u$^!  
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: ~u[1Vz4#3  
public class MP3 j|p=JrCJ  
{ ['iEw!  
public void Play() x[+bLlb  
{ i2[8^o`_  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ,&* BhUC  
} E2`9H-6e  
} {aK3'-7  
K05T`+N,  
public class WAV q$ j  
{ A\E ))b9+  
public void Play() 43rV> W,  
{ ol {N^fi K  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); sP=^5K`g  
} ]j$(so"  
} aJ1{9 5ea  
d+0= a]  
Public class MediaPlayer W58%Zz4a  
{ yKm6 8n^  
  switch (audioType.ToLower()) I58$N+#  
  { Uw3wR!:  
    case ("mp3"): /pLf?m9  
        MP3 m = new MP3(); oBo |eRIt|  
    m.Play(); 6 lEv<)cC  
    break; rx<P#y]3)  
    case ("wav"): =fB"T+  
    WAV w = new WAV(); ]Qp-$)N  
w.Play(); ~9;udBfwF  
    break;       tk:G6Bkid  
  } Bc b '4*:  
}   XCXX(8To0=  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 "zqa:D26  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) [l<&eI&ln  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 A2P.5EN  
public class AudioMedia Cj YI *  
{ 2)QZYgfh  
public void Play() 5rQu^6&  
{ KAu>U3\/  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); #hXvGon$?  
} p&HO~J <w  
} =&FaMR2  
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)。 jL'R4z  
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: lWP]}Uy=5~  
public abstract class AudioMedia [O]rf+NZ(5  
{ FNo.#Z5+b  
public abstract void Play(); n(SeJk%>9  
} m6gMVon  
zzd PR}VG  
public class MP3:AudioMedia gp'k(rGH  
{ )6o%6$c  
public override void Play() <;1M!.)5  
{ { qCFd  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); t2m7Yh5B  
} .>1Y-NM  
} q[+KQ,  
.5 {<bY  
public class WAV:AudioMedia |U$ "GI  
{ (/{bJt~b  
public override void Play() PZ?kv4  
{ k6RH]Ha  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Tv~Ho&LS  
} ^D ;EbR  
} 9}a&:QTHR  
4 DV,f2:R4  
public class MediaPlayer K7i@7  
{   ;(K"w*  
  //根据需要完成任务的单向分派 ,<s:* k  
public void Play(AudioMedia media) /^X)>1)j  
{   -%V~ 1  
  media.Play(); <B @z>V  
} PO:sF]5  
} !>GDp>0  
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)。 jQBn\^w  
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。 HLc3KYIk  
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:  <$K7f  
public abstract class VideoMedia 3l$D%y  
{ lW4 6S  
public abstract void Play(); =&DuQvN,  
} sJ5#T iX  
%D% Ok7s})  
public class RM:VideoMedia 15Jc PDV  
{ >?ec"P%vS/  
public override void Play() {L7+lz  
{ 8VC%4+.FF  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); tOo\s&j  
} ogJ';i/o  
} ([7XtG/?  
,8!'jE[d  
public class MPEG:VideoMedia = U[$i"+  
{ S/YHT)0x[  
public override void Play() 2NB $(4/  
{ 8CH9&N5W5t  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); [Ov/&jD"  
} aO bp"  
} z$M-UxY  
9eR";Wm])  
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。 J]Rh+@r.  
  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: lfr^NxOU  
E;q+u[$  
public interface IMedia >T{TE"XyO|  
{ C@pn4[jTl  
void Play(); OXB 5W#$  
} *R7bI?ow  
d vo|9 >  
public abstract class AudioMedia:IMedia ZzP&Zrm  
{ oqg +<m  
public abstract void Play(); nE bZ8M  
} TJZ arNc$  
Zt9ld=T  
public abstract class VideoMedia:IMedia 8m[o*E.4F  
{ ]]y,FQ,r  
public abstract void Play(); Zvra >%  
} u EERNo&  
+HgyM0LFg  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ^SM5oK  
public class MediaPlayer u 7 <VD  
{   *uKYrs [  
public void Play(IMedia media) p=|S %  
{   BQs\!~Ux2  
  media.Play(); !"'6$"U\K  
} z<J2e^j  
} RS@G.|  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 :u)Qs#'29  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 [*5hx_4%B  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 qt4%=E;[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ,4;'s  
{ Y3 -f68*(  
IMedia media = null; aEun *V^,  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) S@TfZ3Go|  
{ &MB1'~Q,hq  
  case ("mp3"): 9Sl5jn  
    media = new MP3(); 0r?]b*IEK  
    break; I$XwM  
        //其它类型略; B$7Cjv  
  case ("rm"): y k\/Cf  
    media = new RM(); 2+*o^`%4P  
    break;   t[AA=  
  //其它类型略; .z*}%,G  
} 0WyOORuK  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); H.o3d/8:  
player.Play(media); Ag&K@%|*  
} Zcg-i:@  
,C:^K`k&  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 *r7%'K{ 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。 v] m`rV8S[  
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。 EiyHZ  
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。 ?30pNF|  
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: <)"i'v $  
public interface IMediaFactory ^),;`YXZ  
{ Ylgr]?Db*  
IMedia CreateMedia(); R0G!5>1i  
} >X5RRSo  
Kk|)N3AV:  
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: "I@akM$x  
public class MP3Factory:IMediaFactory -KZ9TV # R  
{ ;wZplVB7y  
public IMedia CreateMedia() xlh<}V tp  
{ K~fWZT3]  
  return new MP3(); xU(b:D Z  
} by$mD_sr  
} rqKK89fD'  
//其它工厂略; M-e|$'4u  
Z4m+GFY  
public class RMFactory:IMediaFactory Cm0K-~ U  
{ FV/lBWiQQ  
public IMedia CreateMedia() uC[F'\Y  
{ 0C6T>E7  
  return new RM(); + +Eu.W;&#  
} ME.!l6lm\  
} Qtt3;5m  
//其它工厂略; <~u-zaN<W  
3{TE6&HIa  
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。 zy|h1 .gd  
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: Z2-"NB  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) aY DM)b}  
{ =4OV }z=I  
IMediaFactory factory = null; #T8PgmR  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) `3z6y& dmx  
{ ]?NiY:v  
  //音频媒体  xS="o  
  case ("mp3"): G'wyH[ d/  
    factory = new MP3Factory(); &z>iqm"Ww  
    break; eQMa9_  
  //视频媒体 nB}eJD|  
case ("rm"): ;{0%Vp{  
    factory = new RMFactory(); 8?w#=@s  
    break;   "#h/sAIs  
  //其他类型略; `1#Z9&bO  
} 9"}5jq4*  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); :W+%jn  
player.Play(factory.CreateMedia()); >D_)z/v?"  
} $2a_!/  
aPX'CG4m  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 14(ct  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: hE'>8{  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) x Vw1  
{ ]@CXUa,>a  
IMediaFactory factory = null; 0%yPuY>  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) w BoP&l  
{     ~b%dBn]n>  
  case ("mp3"): Oe;1f#` 5  
    factory = new MP3Factory(); 4.>y[_vu  
    break; 7dOpJjv?)  
    //其他类型略; g\*2w @  
  case ("rm"): P~PM$e  
    factory = new RMFactory(); f9O_M1=|lo  
    break;   bP%X^q~]A  
  //其他类型略; ucJ8l(?Qc  
} b{ tp qNm~  
IMedia media = factory.CreateMedia(); t7*F,  
media.Play(); lk=[Xo  
} Yqv!ZJ6  
FS*J8)  
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。 /74)c~.W  
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。 y`cL3 xr4R  
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。 kZfj"+p_S  
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: eu//Q'W  
*g4Uo{  
<appSettings> ![eipOX  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 7324#HwS  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 5JG`FRW!  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> om6`>I*  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 3w/z$bj  
</appSettings> b$tf9$f  
GKG:iR)  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: zXx A"  
private void InitMediaType() Ym$`EN  
{ :j`XU  
cbbMediaType.Items.Clear(); ;R3o$ZlY  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) [I[*?9}$"  
{ Zj0h0Vt  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 7>EMr}f C  
} rAD4}A_w  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ('.I)n  
} 8[a N5M]  
Ft_g~]kZo  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: E_{P^7Z|Jg  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) g O8~$Aj  
{ N1U.1~U  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 'Hu+8,xA  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); %Siw>  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; MYVb !  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ]|[mwC4  
factoryDllName).Unwrap(); 7(H?3)%0  
IMedia media = factory.CreateMedia(); SE$l,Z"[*b  
media.Play(); Q_*.1L  
} &0{&4,  
BT f  
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。 |Vp ?  
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+J2  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 zY].ZS=7  
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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