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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) t&?i m<  
Df3rV'/~  
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。 6uKTGc4  
一、传统过程化设计思想 &89 oO@5  
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: 0uBl>A7qhn  
public class MediaPlayer wEzKqD  
{   i<pk6rO1  
private void PlayMp3() mKYeD%Pm*  
{ 3sd"nR?aX  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); odIZo|dv  
} \U@rg4  
?-1r$31p  
private void PlayWav() m&|`x  
{ LM2TZ   
  MessageBox.Show("Play the wav file."); IIq1\khh  
} ;sHN/eF  
&+G"k~%  
public void Play(string audioType) qKJSj   
{   =y=cW1TG  
  switch (audioType.ToLower()) }NsUnbxT  
  { =J1rlnaaEL  
    case ("mp3"): #-h\.#s  
    PlayMp3(); CKA;.sh  
    break; Rp$}YN  
    case ("wav"): fxgr`nC  
    PlayWav(); mFHH515  
    break;       `5H$IP1XhA  
  }   G7D2{J{1  
} ;E'"Ks[GH  
} [Y`,qB<B  
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。 9{:O{nl  
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。 eI@ q|"U  
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! $8a(veXd  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 *b]; |n{  
二、面向对象设计思想 iOG[>u0h  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! dx ;k`r$w  
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: +iI&c s  
public class MP3 qc-mGmomL  
{ fryJW=  
public void Play() n-DVT;y  
{ 1T:Y0  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 6 PxW8pn  
} @^uH`mc  
} u :F~K  
O@YTAT&d#  
public class WAV Z{H5oUk  
{ 5O`dO9g}$  
public void Play() Hk|0HL  
{ 7#wn<HDY%  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 8XsguC  
}  f3UXCp  
} *3D%<kVl  
{W##^L~  
Public class MediaPlayer X6^},C'E.:  
{ `%j~|i)4  
  switch (audioType.ToLower()) . BiCBp<  
  { Ux+Q  
    case ("mp3"): I2H6y"p N  
        MP3 m = new MP3(); ncx(pp  
    m.Play(); T 6~_Q}6  
    break; T7f ${  
    case ("wav"):  aH#l9kCb  
    WAV w = new WAV(); bMU(?hb  
w.Play(); z~A]9|/61v  
    break;       7==f\%,  
  } N~F RM& x  
}   H)(:8~c,p  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ;>mCalwj  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 2}W0 F2*  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 mg, j:,  
public class AudioMedia 8#Q$zLK42N  
{ Oez>X=Xf  
public void Play() D0BI5q  
{ 5y?-fT]X  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); Q3"} Hl2  
} CA +uKM^"6  
} %8~3M75$  
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)。 $U/YR&vcw  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: vp.ZK[/`  
public abstract class AudioMedia +Y+Y6Ac[}  
{ *& m#qEv  
public abstract void Play(); t3+Py7qv  
} SI8%M=P>  
\Vl`YYjZ  
public class MP3:AudioMedia Jnv@.  
{ Dwl3 Cj  
public override void Play() n-TQ*&h]3S  
{ ;.bm6(;  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); lvp8z) G  
} =V^.}WtO  
} K!KMQr`  
n!qV>k9Y  
public class WAV:AudioMedia  H}:LQ~_2  
{ )>c>oMgl  
public override void Play() [= |jZVhT  
{ IVW1]y  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); i.:. Y  
} w/L `  
} TFcT3]R[rL  
}E_#k]#*  
public class MediaPlayer \8uIER5)  
{   h`MF#617  
  //根据需要完成任务的单向分派 _wdG|{px  
public void Play(AudioMedia media) 3su78et}  
{   "gD-8C3  
  media.Play(); n k2om$nN  
} 4GB7A]^E  
} 5?Wto4j  
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)。 gI8Bx]  
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。 tbO H#|  
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: [7 YPl9  
public abstract class VideoMedia Dn>%%K@0  
{ ,[A'tUl _  
public abstract void Play(); vO;I(^Q  
} ]#.]/f >-  
=!Q7}z1QI  
public class RM:VideoMedia AO UL^$&  
{ f}D1|\7  
public override void Play() :EHJ\+kejX  
{ N&[D>G]>v  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 7w1wr)qSB  
} nW|wY.  
} 8 B**8yg.  
&* E+N[  
public class MPEG:VideoMedia gqWupL  
{ 7+hK~  
public override void Play() c=AOkX3UD  
{ e]Zngt?b  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); b]a@  
} "U \JV)N  
} a[2vjFf#C  
+S))3 5N[  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 jVH|uX"M5Y  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: 0KD]j8^  
. <tq6 1  
public interface IMedia P+)DsZ0ig  
{ 2[gFkyqe  
void Play();  ykrr2x  
} @JW@-9/  
4ikdM/  
public abstract class AudioMedia:IMedia "YB** Y  
{ iX\W;V  
public abstract void Play(); C4}*) a  
} (8ht*b.5K  
(|d34DOJ  
public abstract class VideoMedia:IMedia {vo +gRYYv  
{ U?!>Nd  
public abstract void Play(); O 1oxZj <  
} V#jWege  
F_bF  
这样再更改MediaPlayer类的代码: .I@CS>j  
public class MediaPlayer H}LS??P  
{   \a+(=s(;  
public void Play(IMedia media) +D1d=4  
{   7n90f2"m  
  media.Play(); M3~K,$@  
} XO <y +  
} -rKO )}  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 _GKB6e%  
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。 x 2QIPUlf  
  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。 & /4k7X}y  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) FW"^99mrnb  
{ "6a8s;  
IMedia media = null; W(hMft%  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) z]3 `*/B  
{ %_UN<a  
  case ("mp3"): [TCP-bU  
    media = new MP3(); u`(- -  
    break; hva2o`  
        //其它类型略; ^;c16  
  case ("rm"): vzn{h)D  
    media = new RM(); ,/O[=9l36R  
    break;   v2,%K`pAU  
  //其它类型略; QKE9R-K TE  
} +-B^Z On  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 6:% L![FX  
player.Play(media); zS< jd~  
} 2Dd|~{%  
<[GYLN[0Q  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 v=95_l  
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。 MZ+e}|!4,  
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。 N0>0z]4;q  
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。 [Ei1~n)o  
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: $F.kK%-*  
public interface IMediaFactory GTv#nnC  
{ bJ_cId8+  
IMedia CreateMedia(); Kq.:G%  
} -VZRujl  
[j4v]PE  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: Eq:2k)BE  
public class MP3Factory:IMediaFactory kbPE "urR  
{ 7a=S  
public IMedia CreateMedia() c)&>$S8*  
{ `Bn=?9  
  return new MP3(); RwVaZJe)l  
} 1oKfy>ie  
} :SV>+EDY   
//其它工厂略; RmI1`  
_owjTo}  
public class RMFactory:IMediaFactory !,Zp? g)  
{ V3mAvmx  
public IMedia CreateMedia() C>Is1i^9  
{ %c)[ kAU!  
  return new RM(); saD-D2oj  
} pb0E@C/R  
} -|Kzo_" v5  
//其它工厂略; 8q)=  
h O emt  
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。 ?GBkqQ  
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"? &pKV  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) U1_&gy @y  
{ 6x=YQwn~  
IMediaFactory factory = null; \C 5%\4  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) dd|W@Xp -  
{ iK{T^vvk  
  //音频媒体 %PJhy2  
  case ("mp3"): O--7<Q\  
    factory = new MP3Factory(); IaFr&  
    break; ;W:6{9m ze  
  //视频媒体 h8jD }9^  
case ("rm"): o/o:2p.  
    factory = new RMFactory(); wNE$6  
    break;   zX{.^|  
  //其他类型略; EC<b3  
} 8[ry |J  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); TCvSc\Q[:1  
player.Play(factory.CreateMedia()); fE,9zUo  
} ^/Sh=4=G  
CVXytS?@x  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 #=}$OFg  
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: R.s|j=  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) `P@- %T  
{ %]p6Kn/>  
IMediaFactory factory = null; c<+;4z  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) hY<{t.ws  
{     2=ztKfsBhE  
  case ("mp3"):  8RwX=  
    factory = new MP3Factory(); +\#Fd  
    break; BKU'`5`  
    //其他类型略; ~YCuO0t  
  case ("rm"): fRTo.u  
    factory = new RMFactory(); Mp\<cE  
    break;   6aOp[-Le  
  //其他类型略; ) gR=<oa  
} 1px\K8  
IMedia media = factory.CreateMedia(); p$;I'  
media.Play(); FbACTeB  
} A<YsfDa_d  
jw6Tj;c  
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。 O7aLlZdg~  
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。 u1K\@jlw  
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。 ^Jp*B;  
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: 0=v{RQ;W4  
*Dr5O9Y  
<appSettings> )y7_qxwbV  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> em2_pq9q  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> M,:Bl}  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 6Gn4asoA  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> `Iy4=nVb  
</appSettings> `0#H]=$2h  
:46h+?   
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: 0_eQlatb  
private void InitMediaType() !F!3Q4  
{ -T/W:-M(  
cbbMediaType.Items.Clear(); AH{^spD{7,  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) G%TL/Z40  
{ Ua*&_~7kJ  
    cbbMediaType.Item.Add(key); !D.0 (J  
} 6xgv:,  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; BQ05`nkF  
} ^&c$[~W  
nv5u%B^  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: -+U/Lrt>8  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )WR_ ug  
{ 8 |h9sn;P  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); FuP/tTMU1a  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); =?0QqCjK)  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; e9u@`ZC07  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, /c+)C"  
factoryDllName).Unwrap(); nb dGt  
IMedia media = factory.CreateMedia(); EH`0  
media.Play(); %hT4qzJj  
} aW5~Be$ _  
qJ[@:&:  
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。 9EF~l9`'U  
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: L~FTr  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 9(VRq^Z1  
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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