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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) gn-@OmIs  
cnw?3/J  
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。 <@.!\  
一、传统过程化设计思想 eP(|]Rk  
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: t,w'w_C  
public class MediaPlayer z:1"d R   
{   c`Q#4e]%_  
private void PlayMp3() 8*x/NaH /\  
{ TI5<' U)  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ,DL%oQR  
} `; +UWdAR  
99GK6}~TGm  
private void PlayWav() <`)vp0  
{  u> @@  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); @f!r"P]  
} r=gF&Og,?  
BMdcW MYU\  
public void Play(string audioType) w~AW( VX  
{   L3;cAb/  
  switch (audioType.ToLower()) A.+Qa  
  { mS?W+jy%  
    case ("mp3"): !sVW0JSh  
    PlayMp3(); {i"t h(J$  
    break; AfT;IG%Gt  
    case ("wav"): e3.q8r  
    PlayWav(); RI2/hrW  
    break;       cGM?r}zJ  
  }   /l` "@  
} ' OXL'_Xl  
} +JejnG0  
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。 XK{KFB-  
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。 g3| 62uDF  
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! )|,Zp`2/  
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。 :>-&  
二、面向对象设计思想 |wM<n  
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! %7A?gY81  
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: B=)tq.Q7  
public class MP3 D[0g0>K  
{ Gt$PBlq0  
public void Play() u= Vt3%q  
{ ?wVq5^ e  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 5ajd$t  
} =`g@6S  
} \:jJ{bl^A  
MDauHtF,  
public class WAV 85rjM#~  
{ ~j yl  
public void Play() e"cvo(}g  
{ ;Dp<|n  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); E`#/m@:|-  
} $bF3 v=u`  
} u}|+p+  
|3C5"R3ZGO  
Public class MediaPlayer Rg7~?b-  
{ J3y4 D}  
  switch (audioType.ToLower()) jg3T1ROL  
  { SquuK1P=  
    case ("mp3"): f,VJfY?#  
        MP3 m = new MP3(); 7gQ 2dp  
    m.Play(); zh Vkn]z~*  
    break; M,g$  
    case ("wav"): S?u@3PyJm  
    WAV w = new WAV(); mI,!8#  
w.Play(); {Z1^/F v3  
    break;       QygbfW6u  
  } :|N(:W>=$Y  
}   :,Mg1Zf  
  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。 I5#zo,9  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) li&&[=6A  
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。 lO=~&_  
public class AudioMedia iJ p E`  
{ a1g aB:w5n  
public void Play() 6.k>J{GG  
{ KVp3 pUO  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); E&>=  
} LIfYpn6  
} "w:?WS  
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)。 |WsB0R  
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: []hC*  
public abstract class AudioMedia L[O.]2  
{ {v U;(eN  
public abstract void Play(); $kd9^lj#[  
} [)t1"  
|6GDIoZ  
public class MP3:AudioMedia Hg 2Rcl  
{ s> JWNP  
public override void Play() ?k+>~k{}a  
{ ^(~%'f  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); .?)gn]#  
} 4Bk9d\z  
} 10{zF_9yx  
!M;><b}=5  
public class WAV:AudioMedia ")D5ulb\  
{ vY!'@W  
public override void Play() }N0v_Nas;v  
{ Y|~+bKa  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); .A apO}{  
} pFcCe 'd"  
} H& !?c5  
IM=3n%6  
public class MediaPlayer P~M<OUg  
{   PIM4c  
  //根据需要完成任务的单向分派 3NSX(gC%  
public void Play(AudioMedia media) ,dXJCX8so  
{   T&+y~c[au  
  media.Play(); cjwc:3 CM  
} Pzte!]B  
} 7~!F3WT{  
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)。 <5o oML]nP  
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。 'nN'bVl/  
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: :N64FR#  
public abstract class VideoMedia qyL!>kZr@  
{ Wgb L9'}B  
public abstract void Play(); x Tf|u  
} Cq[<CPAS  
*9tRh Rc  
public class RM:VideoMedia yR1v3D4E  
{ :: s k)  
public override void Play() 7x#."6>Dy  
{ p(. z#o#  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); /a }` y  
} n!&F%|o^^  
} pvhN.z  
+g&M@8XO&  
public class MPEG:VideoMedia S|r,RBeZ  
{ sFw;P`  
public override void Play() |p`}vRv Uh  
{ N#GMvU#R  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); t5k=ngA  
} [F+*e=wjN>  
} -{E S 36  
_b9>ZF~  
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。 MG vp6/Pd  
  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: X#Hl<d2  
|: pBk:  
public interface IMedia /YHnt-}v,  
{ )yUSuK(Vu  
void Play(); v)JS4KS  
} ,:8 oVq>?  
upiYo(sN.  
public abstract class AudioMedia:IMedia 4 {+47=n  
{ ~uu{ v')  
public abstract void Play(); X*t2h3 "}  
} 3&zcdwPj  
Bhk@0\a  
public abstract class VideoMedia:IMedia !+ (H(,gI  
{ F#a'N c9  
public abstract void Play(); ('+C $  
} IQQ>0^Q~  
IHv>V9yiG  
这样再更改MediaPlayer类的代码: :"gu=u!  
public class MediaPlayer $:D\yZ,  
{   V^< Zs//7  
public void Play(IMedia media) ?hKpJA'%  
{   #9t3<H[  
  media.Play(); VjJ}q*/3e  
} >cH}sNHy  
} O+t'E9Fa  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 @s0mX3P  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 2E0oLl[  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 EZ[e  a<  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ''}2JJU{  
{ as"@E>a  
IMedia media = null; \5fvD8>H  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) \S>GtlQbn  
{ <sG}[:v  
  case ("mp3"): yC7lR#N8j0  
    media = new MP3(); a}[rk*QmZ  
    break; e6Kyu*  
        //其它类型略; hfpis==  
  case ("rm"): L=&}s[5  
    media = new RM(); 3*N0oc^m  
    break;   gw<u dhk  
  //其它类型略; 1cD  
} /|@~:5R5H  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); @[bFlqs E  
player.Play(media); w,LB  
} zGa V^X  
.gY=<bG/fA  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 <MJ-w1A  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 { T?1v*.[  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 o@ @|4 F  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 LeYI<a@n@$  
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: (?ZS 9&y}  
public interface IMediaFactory XRi37|p  
{ >^D5D%"  
IMedia CreateMedia(); ~R~eQ=8  
} o_&Qb^W  
[= Xb*~  
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: !J[!i"e  
public class MP3Factory:IMediaFactory ,,G'Zur7  
{ oo|Nu+  
public IMedia CreateMedia() czH# ~  
{ oiQ:&$y  
  return new MP3(); J:G{  
} R#!Urhh  
} " Rn@yZV  
//其它工厂略; yh{U!hG  
b1yS1i D  
public class RMFactory:IMediaFactory o0TB>DX$`  
{ 63kZ#5g(Dw  
public IMedia CreateMedia() S7j U:CLJ  
{ MJU*Sq  
  return new RM(); 3|D.r-Q  
} NG: f>R  
} omI"xx  
//其它工厂略; J7@Q;gcl:  
}>_  
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。 "8E=*2fcw  
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: M,we,!B0  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) zb.sh  
{ q s iV  
IMediaFactory factory = null; |Rz}bsrZ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) "g5MltH  
{ (&M,rW~Qxs  
  //音频媒体 60l!3o"p!  
  case ("mp3"): n<ecVFft  
    factory = new MP3Factory(); g\H~Y@'{  
    break; -/_hO$|W  
  //视频媒体 Yn>FSq^Wp-  
case ("rm"): N!<X% Ym  
    factory = new RMFactory(); mteQRgC  
    break;   3?TUt{3g  
  //其他类型略; eF?jNO3  
} o1H6E1$=  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); w I[Hoi V  
player.Play(factory.CreateMedia()); fONycXM]  
} ^G "Qp8 "  
k=X)ax t1  
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。 CIz_v.&:  
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: # S0N`V  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) m?=J;r"Re  
{ ~xcU6@/  
IMediaFactory factory = null; <ka zV<"  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) D4*_/,}  
{      WfQZ7e  
  case ("mp3"): i]& >+R<6  
    factory = new MP3Factory(); ]+>Kl>@  
    break; W+Ou%uv}S  
    //其他类型略; EmyE%$*T  
  case ("rm"): k<RaC=   
    factory = new RMFactory(); tUGF8?& G  
    break;   ]2_=(N\Kt  
  //其他类型略; zek>]l`!  
} Gsy'':u  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 67U6`9d  
media.Play(); ;8b!T -K  
} iKv"200h(  
7_J0[C!G  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 /&l4 sF1  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 WsT   
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。  xF*i+'2  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: [4+I1UR`  
w,t !<i  
<appSettings> HTSk40V  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 6cOlY= bn  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ADA}_|O  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> +mYK  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ,M$h3B\;r  
</appSettings> Ged} qXn  
4r#4h4`y|  
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: S$4 6YQ  
private void InitMediaType() 2rHQ7  
{ ssl.Y!  
cbbMediaType.Items.Clear(); F:AVik  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys)  hRqr  
{ spWo{  
    cbbMediaType.Item.Add(key); &d]@$4u$;  
} BCX2C  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; |gU)6}V@  
} 9)uJ\NMy  
L0Ajj=  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: B?4Iu)bCxI  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Kd*=-  
{ r(rT.D&  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); H;#C NB<e  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); CtZOIx.;|  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; D5Z)"~'  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, E@-5L9eJ\  
factoryDllName).Unwrap(); Bve',.xH  
IMedia media = factory.CreateMedia(); AuY*x;~  
media.Play(); nd w&F'.r  
} Uy@:-NC)kn  
#VxN [770  
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。 ^-F#"i|Cn  
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: 55=YM'5]  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 k7]4TIUD*  
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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