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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) n'1'!J; Q  
a^U~0i@[S  
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。 8s{?v &p  
一、传统过程化设计思想 m908jI_So  
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: kM8{C w  
public class MediaPlayer aj^wRzJ}zA  
{   sEJC-$   
private void PlayMp3() 7!WA)@6  
{ vw,rF`LjZ  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Jg}K.1Hs  
} Uu 8,@W+  
\%]I{  
private void PlayWav() $5D,sEC@  
{ !K f#@0E..  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); G 0%6ch^%  
} L|P5=/d  
1i[FY?6`dh  
public void Play(string audioType) fC,:{}  
{   C CBfKp  
  switch (audioType.ToLower()) ]vWKR."4  
  { 8_<4-<}P:  
    case ("mp3"): AV9m_hZ t  
    PlayMp3(); tg]x0#@s  
    break; 8>,jpAN}r  
    case ("wav"):  ;s`sn$@  
    PlayWav(); S}p4iE"n  
    break;       Dn&D!B  
  }   <:SZAAoIV  
} X/iT)R]b  
} e/0<[s*#Q  
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。 =R*qP;#  
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。 mEw ~yOW]M  
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! fF b_J`'ue  
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。 h4q|lA6!k8  
二、面向对象设计思想 S S2FTb-m  
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! &|f@$ff  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: GrUCZ<S  
public class MP3 Jn{OWw2  
{ G:~k.1y[  
public void Play() {}3${  
{ bGc~Wr|  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); (h >-&.`&  
} >-H {Z{VDd  
} ^h69Kr#d4  
T6 '`l?H`;  
public class WAV E\Rhz]G(  
{ 9 FB19  
public void Play() u(fm@+$^  
{ |&RU/a  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); q WQ/ 'M  
} 8C*c{(4  
} Y;?{|  
Z'"tB/=W  
Public class MediaPlayer .Y&)4+ckL  
{ ;M)QwF1  
  switch (audioType.ToLower()) 3j\1S1  
  { KET2Ws[w  
    case ("mp3"): |S_eDjF  
        MP3 m = new MP3(); *MKO I'  
    m.Play(); `{dm;j5/y  
    break; vX/T3WV  
    case ("wav"): OX\A|$GS  
    WAV w = new WAV(); Lm%:K]X  
w.Play(); ML|FQ  
    break;       k?+?v?I =  
  } )h7<?@wv&  
}   bbE!qk;hEP  
  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。 As'=tIro  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) nAv#?1cjz  
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。 E|iQc8gr&  
public class AudioMedia Zy`m!]G]80  
{ $g> IyT[  
public void Play() YtmrRDQs  
{ =l+yA>t|  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 2LF/H$] o5  
} p{T*k'  
} "&Y`+0S8  
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)。 +S o4rA*9  
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: ItNz}4o|d  
public abstract class AudioMedia !|^|,"A)  
{ ,o86}6Ag  
public abstract void Play(); Te"ioU?.  
} CsGx@\jN  
8\+uec]k  
public class MP3:AudioMedia -t!~%_WCv  
{ Va"0>KX  
public override void Play() ;U/&I3dzV  
{ OP[  @k  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); (C\]-E>  
} ^aItoJq  
} T(id^ w  
lXW%FH6c+  
public class WAV:AudioMedia Tp?7_}tRi  
{ 9ijfRqI=x  
public override void Play() XP!S$Q]D  
{ SW@$ci  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Ni9/}bb  
} W=N+VqK  
} n(1l}TJy  
R0KPZv-  
public class MediaPlayer <sb~ ^B  
{   =W(Q34  
  //根据需要完成任务的单向分派 X _q\Sg  
public void Play(AudioMedia media) G/)O@Ugp  
{   o_izl \  
  media.Play(); 1+_`^|eK  
} t% d Z-Ym  
} YL!P0o13r  
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)。 h0g8*HY+}  
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。 ;AG8C#_  
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: g2+2%6m0  
public abstract class VideoMedia g|o,uD  
{ /CrSu  
public abstract void Play(); rDdoOb]B  
} (p"%O  
; 5*&xz  
public class RM:VideoMedia IPS4C[v  
{ 8SMxw~9$  
public override void Play() ik)|{%!K]H  
{ ?qb}?&1  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ?tWaI{95I  
} M H|Og84  
} ahusta  
5?f ^Rz  
public class MPEG:VideoMedia /!0={G  
{ ]vAz  
public override void Play() * ` JYC  
{ 2R[:]-b  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); +Q/R{#O  
} D, k6$`  
} p/ ,=OaVU  
.#EFLXs  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 #NQMy:JHD)  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: FUiRTRIYe  
-M\<nx  
public interface IMedia {B~QQMEow  
{ 4VHn  \  
void Play(); )~X2 &^orW  
} y#`tgJ:  
,<.V7(|t)  
public abstract class AudioMedia:IMedia %[GsD9_-  
{  \__i  
public abstract void Play(); R7%#U`Q^A  
} [|v][Hwv  
\<bx [,?  
public abstract class VideoMedia:IMedia n3WlZ!$  
{ oe^I  
public abstract void Play(); <3n Mx^  
} 6W/`07 '  
rm7ANMB:  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Zj(AJ*r  
public class MediaPlayer h0EEpL|\  
{   'B |JAi?  
public void Play(IMedia media) Y_liA  
{   "MeVE#O  
  media.Play(); Y/F6\oh  
} J4hL_iCQ  
} R*, MfV  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 w?L6!)oiz  
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。 10Q ]67  
  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。 [NTzcSN.  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) cZ,b?I"Q%  
{ x>K Or,f  
IMedia media = null; Ov@gh kr  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) "Bkfoi  
{ l$KA)xbI  
  case ("mp3"): Da*?x8sSL  
    media = new MP3(); g&L!1<, p  
    break; h4gXvPS&r  
        //其它类型略; ic:zsuEm  
  case ("rm"): '@v\{ l  
    media = new RM(); s S+MqBh&I  
    break;   #^0R&) T  
  //其它类型略; b=C*W,Q_#  
} h'llK6_)  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); fgTg7 m  
player.Play(media); ]h`&&Bqt  
} kt#fMd$  
l:~/<`o  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 HQdxL*N%^  
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。 LVM%"sd?  
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。 |l^uEtG  
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。 RMV/&85?y  
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: n&4N[Qlv,  
public interface IMediaFactory B3`5O[ 6  
{ 'ZF{R3Xu  
IMedia CreateMedia(); =ZznFVJ`={  
} 1ba~SHi  
bSlF=jT[S  
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: /{J4:N'B>  
public class MP3Factory:IMediaFactory t.y2ff<[U  
{ NN{?z!  
public IMedia CreateMedia() /U*C\ xMm  
{ s]0{a.Cpv  
  return new MP3(); M] %?>G  
} 9rX&uP)j^#  
} 3*XNV  
//其它工厂略; r|8d 4  
;4\ 2.* s  
public class RMFactory:IMediaFactory i^&~?2  
{ < NY^M!  
public IMedia CreateMedia() p`dU2gV  
{ x_}:D *aI  
  return new RM(); |^I0dR/w:  
} 2,oKVm+  
} &t@jl\ND  
//其它工厂略; s c,Hq\$&  
^)S;xb9  
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。  DPxM'7  
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: O6 3<AY@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) .VJMz4$]O  
{ uAq~=)F>,  
IMediaFactory factory = null; &{hL&BLr  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) \)904W5R  
{ =o(5_S.u;  
  //音频媒体 SM#]H-3  
  case ("mp3"): n)-$e4u2  
    factory = new MP3Factory(); T*Exs|N2P-  
    break; HZB>{O  
  //视频媒体 /SR*W5#s  
case ("rm"): /9*B)m"  
    factory = new RMFactory(); ~ 'cmSiz-  
    break;   CyFrb`%  
  //其他类型略; `2WFk8) F  
} H5B:;g@  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); wu!59pL  
player.Play(factory.CreateMedia()); L#?Ek-  
} Yui3+}Ms  
[Td4K.c  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 [A~xy'T  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: %P/Jq#FE .  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) TDKki(o=~  
{ Tbih+# ?  
IMediaFactory factory = null; '~<m~UXvD#  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) sN*N&XG  
{     .Iw AK/QS  
  case ("mp3"): qPK*%Q<;  
    factory = new MP3Factory(); \;3~a9q%  
    break; B$ PP&/  
    //其他类型略; ~d4 )/y  
  case ("rm"): QB uMJm  
    factory = new RMFactory(); Xm}/0g&7  
    break;   ~O0 $Suv  
  //其他类型略;  hoUD;3  
} [Cz-i  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 9'giU r  
media.Play(); mt{nm[D!Xp  
} 4<Utmr  
kk@fL  
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。 - q1?? u  
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。 g`' !HGY  
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。 O)*+="Rg  
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: IGQaDFr  
D6Ui!  
<appSettings> 4y?n [/M/  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> :Zbg9`d*  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> m@2QnA[ 4  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> q4:o#K#  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> @ $ ;q ;  
</appSettings> mb TEp*H  
QL&ZjSN  
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: Ys!82M$g  
private void InitMediaType() D9=KXo^  
{ t ;;U}  
cbbMediaType.Items.Clear(); FEz-+X<q2  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ZF9z~9  
{ ghG**3xr  
    cbbMediaType.Item.Add(key); xQ-<WF1i  
} .+3g*Dv{&  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; a`E#F] Z  
} {9&;Q|D z  
M#4p E_G  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: &tLgG4pd  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ;~ )5s'  
{ yiXSYD  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); pk$l+sNZ=  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); f;o5=)Y  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; >=I|xY,  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, TCwFPlF|  
factoryDllName).Unwrap(); ~F|+o}a `  
IMedia media = factory.CreateMedia(); =vCY?I$P  
media.Play(); NqazpB*  
} jKAEm  
+ZaSM~   
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。 p J! mw\:  
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: taHJ ub  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 K( c\wr\6  
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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