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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) r| 6S  
ZNL;8sI?>  
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。 *@$($<pY&  
一、传统过程化设计思想 nzQYn  
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: u8{@PlS  
public class MediaPlayer `Yo -5h  
{   ?<>,XyY  
private void PlayMp3() X:xC>4]gG'  
{ D7gX,e  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); c Eh0Vh-]  
} .,d$%lN  
^a:vJ)WB7  
private void PlayWav() e4>L@7  
{ IGF37';;  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); xVh\GU855  
} o3\SO  
84hi, S5P  
public void Play(string audioType) >[E|p6jgT  
{   ei|*s+OZu  
  switch (audioType.ToLower()) "c! oOaA  
  { kMJQeo79  
    case ("mp3"): 3[|:sa8?s  
    PlayMp3(); ' q=NTP  
    break; (DEL xE  
    case ("wav"): Pi"tQyw39$  
    PlayWav(); \@ WsF$  
    break;        }]n>A  
  }   -Fok %iQ'5  
} , $D&WH  
} `ykMh>*{  
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-:SQf  
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。 1O'*X  
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! *$4A|EA V  
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。 k_En_\c?p2  
二、面向对象设计思想 +s*l#'Q  
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! `DWi4y7  
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: 5 vu_D^Q  
public class MP3 vxzf[  
{ d <|lLNS  
public void Play() cc2oFn  
{ H>X\C;X[  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Jegx[*O>b  
} w ;s ]n  
} +qSr=Y:+  
gv Rc:5B[  
public class WAV QU,TAO  
{ \0^rJ1*  
public void Play() t7*H8  
{ Hq"<vp  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); KHc/x8^9  
} "[".3V  
} q_T?G e  
{Y@-*pL]  
Public class MediaPlayer tmY-m,U  
{ .1[2 CjQ  
  switch (audioType.ToLower()) .olP m3MC  
  { 1$3XKw'  
    case ("mp3"): faL^=CAe  
        MP3 m = new MP3(); gQk#l\w _  
    m.Play(); Y+"hu2aPkY  
    break; )o'U0rAx|a  
    case ("wav"): &"H<+>`  
    WAV w = new WAV(); x9o^9QJh  
w.Play(); %9 -#`  
    break;       @cTZ`bg  
  } .^N#|hp^  
}   OCOO02Wq1  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 mb*h73{{  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) +N(YR3  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 i6g[E 4nk  
public class AudioMedia 1A/c/iC  
{ ncw?;  
public void Play() c^[1]'y  
{ (zTI)EV  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); !MF"e|W  
} 2cX"#."5p  
} O.up%' %,  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 yY@ s(:  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: ,0<F3h  
public abstract class AudioMedia X?}GPA4 W  
{ oN6*WN tJ  
public abstract void Play(); g%q?2Nv  
} B,m$ur#$  
}2!5#/^~  
public class MP3:AudioMedia 3EW f|6RI  
{ zhvk%Y:  
public override void Play() TLL[F;uZ  
{ L ugk`NUvF  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Eztz ~oFo  
} E_gDwWot  
} M;TfD  
"JUQ)> !?  
public class WAV:AudioMedia tm36Lw  
{ !K^Z5A_;  
public override void Play() "/K&qj  
{ w<F;&' ;@h  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); )zLS,/pk^  
} 6<Pg>Bg  
} + x ;ML  
5N3!!FFE  
public class MediaPlayer i>if93mpj  
{   I.\f0I'.  
  //根据需要完成任务的单向分派 xP/1@6]_Je  
public void Play(AudioMedia media) s3E~X  
{   ^B6i6]Pd=9  
  media.Play(); ) }it,<  
} J0*]6oD!  
} e'?d oP  
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)。 ~ ew**@N  
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。 ^(m6g&$(  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: [?f.0q  
public abstract class VideoMedia ]{6yS9_tuI  
{ Q}f}Jf3P  
public abstract void Play(); Lv5 ==w}  
} 0qd;'r<  
ESf7b `tS  
public class RM:VideoMedia qpwh #^2  
{ g(Xg%&@KZ  
public override void Play() at(p,+ %  
{ )!*M 71  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ):\{n8~  
} RWPd S  
} Ho._&az9cT  
d|?(c~  
public class MPEG:VideoMedia pA,EUh| H  
{ uj1E* 98m  
public override void Play() e}4^N1'd/  
{ 2=,Sz1`t  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); [oN> :  
} I7z]%Z  
} \^(vlcy  
7 KdM>1!  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 >]Yha}6h  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: ZO0]+Ko  
|tJ%:`DGw  
public interface IMedia #`L}.  
{ &eS70hq  
void Play(); 6'*Uo:]  
} |>}0? '/]  
WKJL< D ]:  
public abstract class AudioMedia:IMedia }nY^T&?`  
{ f]A6Mx6  
public abstract void Play(); ST8/ ;S#c  
} `"b7y(M  
R6$F<;nw  
public abstract class VideoMedia:IMedia GV@E<dg$R  
{ <^'+ ]?  
public abstract void Play(); jhbH6=f4]^  
} {2clOUi  
_,0!ZP-  
这样再更改MediaPlayer类的代码: = hX-jP  
public class MediaPlayer U+r#Y E.  
{   v9`B.(Ru  
public void Play(IMedia media) ~)8i5p;P/k  
{   |Ge/|;.v`  
  media.Play(); 3a)Q:#okD  
} /FV6lR!0^  
} 0#{]!>R  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 YB1DL ^ :  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 _ * s  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 qe"6#@b *|  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) <07W&`Dw  
{ sr@XumT  
IMedia media = null; -qP[$Q  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 7Z~szD  
{ :h^UC~[h 3  
  case ("mp3"): Ci9wF (<k  
    media = new MP3(); V;]VwsZ"  
    break; 14YV#o:  
        //其它类型略; -x\l<\*  
  case ("rm"): [*ovYpj^  
    media = new RM(); V//q$/&8(  
    break;   j~f 7WJ  
  //其它类型略; `"mK\M  
} %c/"A8{eb  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); :O+b4R+  
player.Play(media); rkc%S5we  
} 54cgX)E[x  
sH,)e'0  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 x  Bw.M{  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 Dlf=N$BL7d  
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。 5 ^J8<s@_  
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。 ZV4' |q  
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: 2OlC7X{  
public interface IMediaFactory {!Z_&i5  
{ K}3"KC  
IMedia CreateMedia(); '"\Mjz)/  
} xWb?i6)z&  
]%8;c  
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: !;C(pnE  
public class MP3Factory:IMediaFactory R{A/ +7!  
{ H08YM P>dc  
public IMedia CreateMedia() iSLf:  
{ :BxYaAVt^  
  return new MP3(); HFWm}vA:  
} &:f'{>3z  
} #(J}xz;  
//其它工厂略; 7{F9b0zwk  
7#. PMyK9  
public class RMFactory:IMediaFactory kGiw?~t=%  
{ = d.W'q|  
public IMedia CreateMedia() A2_3zrE  
{ sZBO_](S  
  return new RM(); )^#Zg8L  
} G6mM6(Sr  
} 2MzFSmhc"  
//其它工厂略; PH!B /D5G  
G/44gKl  
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。 * t9qH  
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: @Hdg-f>y]  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) q ? TI,  
{ d6 EJn/  
IMediaFactory factory = null; bO%ck-om!  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) U I|@5:J  
{ zR_l ^NK  
  //音频媒体 BW=6gZ_  
  case ("mp3"): 0 3 $ W  
    factory = new MP3Factory(); @$} \S  
    break; r9*H-V$  
  //视频媒体 l<_mag/j9o  
case ("rm"): '6J$X-  
    factory = new RMFactory(); Eakjsk  
    break;   H4A+Dg,  
  //其他类型略; 3zF7V:XH  
} S9+gVR8]C  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Dq 4}VkY  
player.Play(factory.CreateMedia()); J&1N8Wk)  
} xi=uXxl  
_'dy$.g  
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。 a3IB, dr5P  
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: ^@"f%3  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) D ,^ U%<`  
{ \ jdO,-(  
IMediaFactory factory = null; 4tNgK[6M  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) cty#@?"e  
{     g]JI}O*5  
  case ("mp3"): 4<Y[L'UaA@  
    factory = new MP3Factory(); ?|yJ #j1=  
    break; I3b-uEHev  
    //其他类型略; }kefrT  
  case ("rm"): ~2ei+#d!^  
    factory = new RMFactory(); dh`A(B{hfc  
    break;   aJ;R8(*;\  
  //其他类型略; Nx z ,/d  
} c4W"CD;D  
IMedia media = factory.CreateMedia(); vAxtN RS  
media.Play(); }gaKO 5  
} k-0e#"B  
A1T;9`E  
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。 Ll48)P{+}V  
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。 o7B+f  
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。 OZ9j3Q;a$  
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: k5CIU}H"  
tvCTC ey  
<appSettings> WT N!2b  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ,W;8!n0  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> WLFzLW=PD  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> XaSl6CH  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> >pHvBFa3G  
</appSettings> 3e1"5~?'<  
)+R3C%  
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: HXo'^^}q;  
private void InitMediaType() 5|z[%x~f  
{ $7g(-W  
cbbMediaType.Items.Clear(); ^@eCT}p{  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) zxHfQ(  
{ s#49pDN  
    cbbMediaType.Item.Add(key); PmTd+Gj$  
} -W vAmi  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; |8ZAE%/d  
} ?"Q6;np*  
lph_cY3p  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: P~>nlm82]  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) EJY:C9W  
{ y+h=x4t  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); [-a /]  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); H-lRgJdc  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; B`Pi\1H6%  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, l>q.BG  
factoryDllName).Unwrap(); :g_ +{4  
IMedia media = factory.CreateMedia(); d^>se'ya  
media.Play(); roQIP%h!  
} a)b@en;v  
mAKi%)  
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。 A(5? ci  
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: qpCi61lTDJ  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 JOk`emle  
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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