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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) 1GyAQHx,  
7J </7\  
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。 ;NN(CKZ9A  
一、传统过程化设计思想 v\r7.l:hf  
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: 071E%u,  
public class MediaPlayer 6O[wVaC1u  
{   ,sQ0atk7ma  
private void PlayMp3() 2rE~V.)%  
{ !D|pbzQc8  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); (qq$y #$  
} R)DNFc:  
CzDR%vx  
private void PlayWav() EY[Q%  
{ dOYmt,  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); AcfkY m~  
} 7T(OV<q;#  
J=Y( *D7Q  
public void Play(string audioType) ]oWZ{#r2  
{   ZE3ysLk m  
  switch (audioType.ToLower()) (w@MlMk  
  { Osvz 3UMY3  
    case ("mp3"): 3I{ta/(  
    PlayMp3(); CFS3);'<|  
    break; G:6$P%.  
    case ("wav"): >Qbc(}w  
    PlayWav(); .8uwg@yD  
    break;       ,B/p1^;.  
  }   -aeo7C  
} S&)) 0d  
} aSj1P/A  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 ;h(;(  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 j7HlvoZV  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! BQJ`vIa  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 H6 f; BS  
二、面向对象设计思想 "6o}qeB l  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! R_*D7|v  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: ^@5ui;JV  
public class MP3 &)f++(i  
{ "qP^uno  
public void Play() g!) LhE  
{ 08n%% F  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); eYX_V6c  
} (>5VS  
} }ok nB  
lXk-86[M  
public class WAV ;gu>;_  
{ P(i2bbU  
public void Play() ~TK^aM  
{ Nb9V/2c;V  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Jz3<yQ-  
} I%b:Z  
} <7-,`   
f<U m2YGW  
Public class MediaPlayer 9n\#s~,  
{ k@)m-K  
  switch (audioType.ToLower()) e4H0<h }{  
  { M|kDys  
    case ("mp3"): Ol h%"=*;  
        MP3 m = new MP3(); SR8Kzk{  
    m.Play(); N4(VRA  
    break; <m gTWv  
    case ("wav"): iZUz6  
    WAV w = new WAV(); 7MJ)p$&  
w.Play(); QM=436fq  
    break;       z>g& ?vo2  
  } ? /X6x1PN  
}   Y +yvv{01  
  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。 {Qmb!`F  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) N6 (w<b  
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。 r9'H7J  
public class AudioMedia n ZZQxV,  
{ MCpK^7]k  
public void Play() ^M5uLm-_s  
{ /Z_ [)PTH  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); Ijro;rsEKM  
} QD VA*6F  
} >mSl~.I2  
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)。 y'wW2U/ 1-  
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: "A`'~]/hE  
public abstract class AudioMedia TmAb! Y|F  
{ / hdl  
public abstract void Play(); 1Nu`@)D0  
} 1c~#]6[  
 o*1`,n  
public class MP3:AudioMedia {X"]92+  
{ BQf+1 Ly&  
public override void Play() bdhgHjz  
{ z{WqICnb  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 640V&<+v  
} &}=,8Gt1G  
} ^TK)_wx  
(2)9TpE;  
public class WAV:AudioMedia !qve1H4d2  
{ ~Nh7C b _  
public override void Play() bvTkS EN  
{ 9DE)5/c`v  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 9DKB+K.1  
} $>m<+nai'  
} Sd11ZC6  
'2oBi6|X  
public class MediaPlayer z H4#\d  
{   th|Q NG  
  //根据需要完成任务的单向分派 AOUO',v  
public void Play(AudioMedia media) &p/k VM  
{   Z`M Q+  
  media.Play(); ![jP)WgF  
} \zyGJyy.  
} D~>P/b)v{j  
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)。 !1R  
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。 Z^S!w;eu  
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: SBt: `,  
public abstract class VideoMedia z0Hh8*  
{ aR $P}]H  
public abstract void Play(); [%:NR  
} f#mpd]e+6  
T94$}- 5/)  
public class RM:VideoMedia +^:K#S9U  
{ x]T;W&s  
public override void Play() ~qH@Kz\%  
{ D%v yO_k  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); o 8U2vMH  
} d-aF-  
} kE h# 0  
u:$x,Q  
public class MPEG:VideoMedia HL]?CWtGP  
{ k@'.d)y0`  
public override void Play() :QNEA3Q  
{ 6G],t)<A'-  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); RZjR d  
} HS7!O  
} j? A +qk  
Mtr~d  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 kcb'`<B  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: zD'gGxM1  
&~8}y+z  
public interface IMedia g@L4G?hLn  
{ M}>q>  
void Play(); >J1o@0tk  
} B$G8,3,:  
t +_G%tv  
public abstract class AudioMedia:IMedia s0u$DM2  
{ Velmq'n  
public abstract void Play(); ='FEC-f95  
} T>?~eYHXs  
?#'qY6 ^  
public abstract class VideoMedia:IMedia ,\M'jV"S K  
{ @fw U%S[v  
public abstract void Play(); SV~xNzo~  
} \r2w@F{C  
6!$S1z#wM  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 4}CRM# W2  
public class MediaPlayer ! 9e>J  
{   ATU@5,9  
public void Play(IMedia media) qrdI"  
{   I.>LG  
  media.Play(); ch&r.  
} ;Cwn1N9S  
} 1;h>^NOq  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 P+/L, u  
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。 !\m.&lk'^  
  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。 dx~Wm1  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (7IF5g\  
{ _YY)-H  
IMedia media = null; p#&6Ed*V  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 8WH>  
{ @6E[K'5c1  
  case ("mp3"): \bg^E>-  
    media = new MP3(); OV[-m;h|  
    break; 0K!9MDT}*  
        //其它类型略; @EQ{lGpU3  
  case ("rm"): H\S,^)drJ?  
    media = new RM(); =FE,G*  
    break;   A-~)7-  
  //其它类型略; oH;Y}h  
} {r"s.|n  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); RHxd6Gs"  
player.Play(media); C{Fo^-3  
} ~UnfS};U  
a-W&/  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 K,RIa0)  
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。 q"Xls(  
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。 P)H%dJ ^l  
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。 WlY%f}l n  
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: 83dOSS2  
public interface IMediaFactory 6e*J Cf>  
{ s)C.e# xl  
IMedia CreateMedia(); XH. _Z  
} eI[z%j[Y*  
V}(%2W5X+  
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: jJf|Ok:G{  
public class MP3Factory:IMediaFactory hOq1 "kL  
{ xS.0u"[  
public IMedia CreateMedia() 5pDxFs=v  
{ U3Q'ZT  
  return new MP3(); ^cY5!W.q8  
} mdk:2ndP  
} YziQU_  
//其它工厂略; J@$>d  
LR^b?.#>  
public class RMFactory:IMediaFactory gt ?&!S^  
{ .OjJK?  
public IMedia CreateMedia() =#W{&Te;  
{ A[b'MNsv  
  return new RM(); cO <x:{`  
} rg $71Ir  
} &38Fj'l  
//其它工厂略; bi_R.sfK&  
OLiYjYd  
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。 CocvEoE*z  
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: @ }[)uH  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ='mqfGRi>  
{ { u;ntDr  
IMediaFactory factory = null; V9MA)If>  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) duM>( y  
{ 3}vlj:L  
  //音频媒体 QTDI^ZeuF  
  case ("mp3"): "kL5HD]TC  
    factory = new MP3Factory(); &2g1Oy~  
    break; 4RK^efnp  
  //视频媒体 ;TR.UUT  
case ("rm"): 6Y=$7%z  
    factory = new RMFactory(); h;Bol  
    break;   4[(P>`Unx  
  //其他类型略; 'Kq%t M26!  
} @hCGV'4  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 68D.Li  
player.Play(factory.CreateMedia()); dtnAMa5$T  
} Y`_6Ny="  
{:? -)Xq  
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。 D,R/abYZH  
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: oZIoY*7IrQ  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) P!-9cd1 C,  
{ 5ecqJ  
IMediaFactory factory = null;  :${Lm&J  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) +DU}f;O8v  
{     GB{%4)%6  
  case ("mp3"): 5` Q#2  
    factory = new MP3Factory(); Q2+e`  
    break; =XqmFr;h  
    //其他类型略; qEywExdiu  
  case ("rm"): ^c/.D*J[I  
    factory = new RMFactory(); 2"13!s  
    break;   [aIQ/&Y  
  //其他类型略; x=9drKIw>  
} Xp%JPI {  
IMedia media = factory.CreateMedia(); p! Hpq W  
media.Play(); aiz_6@Qfz*  
} eO*FoN  
/9i2@#J}W1  
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。 ?*Jv&f#  
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。 0*+i~g,Kl@  
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。 pWeKN`  
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: P0|V1,)  
n)[{nkS6[  
<appSettings> \]GBd~i<  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> CGPPo;RjK  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> t}]=5)9<  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> =r#of|`Q  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> wOn.m  
</appSettings> $(G.P!/  
L%Me wU0TZ  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: PjDYdT[  
private void InitMediaType() yX/ 9jk  
{ {QI"WFdGx  
cbbMediaType.Items.Clear(); AYfW}V"  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) Il,2^54q  
{ /n&w|b%  
    cbbMediaType.Item.Add(key); >6KuZ_  
} Ic P]EgB  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Jzo|$W  
} 0p)#!$  
~#C7G\R  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: UBLr|e>dQE  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) lmf vT}$B  
{ GU([A@;  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); zT 9"B  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); `$Z:j;F  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; C%vR!Az  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, i^f*Em1  
factoryDllName).Unwrap(); @ l41'?m  
IMedia media = factory.CreateMedia(); N8#wQ*MM>  
media.Play(); tZB" (\  
} p D-k<8|  
(_ HwU/  
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。 ,( u- x!  
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: qs 6r9?KP  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 Yw7txp`i  
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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