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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)  jnKM6%z  
a4CNPf<$  
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。 L9YwOSb.  
一、传统过程化设计思想 k| cI!   
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: 2=,Sz1`t  
public class MediaPlayer yjFQk,A  
{   2:5gMt  
private void PlayMp3() \^(vlcy  
{ 7 KdM>1!  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); >]Yha}6h  
} ZO0]+Ko  
}:D~yEP  
private void PlayWav() Z a1|fB  
{ gsR9M%mv  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); y=qo-v59'  
} ]%Yis=v  
5eSTT#[+R  
public void Play(string audioType) &@iF!D\u  
{   DMxS-hl  
  switch (audioType.ToLower())  t-x"(  
  { |mE +f]7$  
    case ("mp3"): H|:)K^o  
    PlayMp3(); )?IA`7X  
    break; )~mc1 U`b  
    case ("wav"):  aC }1]7  
    PlayWav(); m#K%dR  
    break;       I \%Lb z  
  }   >h( rd1  
} `FB?cPR  
} hSKH#NS  
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。 Nu2]~W&  
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。 U9[A(  
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! ec[[OIO  
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。 /\$|D&e  
二、面向对象设计思想 KeHE\Fq^V  
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! KB *#t  
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: xPJJ !mY  
public class MP3 wJR i;fvi  
{ H1j6.i}q  
public void Play() qe"6#@b *|  
{ <07W&`Dw  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); sr@XumT  
} }_/h~D9-T#  
} &c9Fw:f;  
4-rI4A<  
public class WAV L{,7(C=  
{ x&/Syb  
public void Play() GhQ`{iJM  
{ kDP^[V P+  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); F20-!b  
} .-~% w  
} $#JVI:  
-&D6w9w  
Public class MediaPlayer f#Cdx"  
{ j~f 7WJ  
  switch (audioType.ToLower()) `"mK\M  
  { SWO!E  
    case ("mp3"): Afhx`J1KO  
        MP3 m = new MP3(); ?!j/wV_H  
    m.Play(); {ZEXlNPww  
    break; d*(Bs $De  
    case ("wav"): i{[H3p8  
    WAV w = new WAV(); ',s7h"  
w.Play(); P(nHXVSUE  
    break;       7^ {hn_%;  
  } #I~dv{RX  
}   dB)hW'J?  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ;~$ $WU  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 7:q-NzE\6  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 Or) c*.|\  
public class AudioMedia +Qb/:xQu  
{ *xTquV$  
public void Play() ;p!hd }C  
{ :BxYaAVt^  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ZLX`[   
} ^K8a#-  
} |8{iIvi/  
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)。 FH(+7Lz4;  
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: ~EkGG .  
public abstract class AudioMedia 9+Bq00-Z$  
{ Prx s2 i 8  
public abstract void Play(); H>X1(sh#}  
} 7t Kft  
sZBO_](S  
public class MP3:AudioMedia L(P:n-^  
{ 3v+}YT{>b  
public override void Play() G6mM6(Sr  
{ L\CM);y  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Ki;5 =)  
} O|zmDp8a+  
} ?ML<o>OKg  
/M `y LI  
public class WAV:AudioMedia ,k' 6<Hw  
{ FGhrf  
public override void Play() 0M2+?aKif  
{ ]!o,S{a&  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 'z!#E!i  
} f|1FqL+T]  
} <f{`}drp/  
{:OVBX  
public class MediaPlayer [7w_.(f#  
{   z( [$,e\  
  //根据需要完成任务的单向分派 l 8us6  
public void Play(AudioMedia media) EoW zHa  
{   h,?Yw+#o"  
  media.Play(); ;QD;5 <1  
} A_U0HVx_  
} K :ptfD  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 Bin&:%|9?  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 >.~k?_Of  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: x+`3G.  
public abstract class VideoMedia R:x04!}  
{ c}s3c >`d  
public abstract void Play(); Xb 1^Oj  
} ;K-t  
sswAI|6ou  
public class RM:VideoMedia 5g7}A`  
{ 2DdLqZY#  
public override void Play() ?+o7Y1 k,  
{ LOkDx2@g  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); LgKEg90w(  
} )X$n'E  
} =DwH*U /YR  
o;C)!  
public class MPEG:VideoMedia "z4E|s  
{ yE{UV>ry  
public override void Play() UpBYL?+L  
{ 0Hf-~6  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 481u1  
} N Z9,9  
} $& gidz/w  
w`f~Ht{wYR  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 !&%bl  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: o!0a8i  
 PMZzzZ  
public interface IMedia .sMi"gg  
{ ,{t!->K  
void Play(); 4HmRsOl  
} 1&E&8In]$r  
W7> _nK+g?  
public abstract class AudioMedia:IMedia %'5wwl  
{ 74wa  
public abstract void Play(); D)6||z}  
} RlI qH;n  
$R36`wk  
public abstract class VideoMedia:IMedia `o'sp9_3  
{ [/]3:|  
public abstract void Play(); ueo3i1  
} "+Rm4_  
9j9?;3;  
这样再更改MediaPlayer类的代码: C,.{y`s'  
public class MediaPlayer oD`BX  
{   Yy1Pipv  
public void Play(IMedia media) ,aL"Wy(  
{   P~>nlm82]  
  media.Play(); H[U*' 2TJ  
} @Q5^Q'!  
} q\Z1-sl~s  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 i/B"d,=<  
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。 l).Ijl}AH;  
  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。 B`Pi\1H6%  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Pw1H) <X  
{ t F( mD=[  
IMedia media = null; -7Wmq[L /  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) '.yr8  
{ ] "_'o~  
  case ("mp3"): '-{jn+,  
    media = new MP3();  $nWmoe)  
    break; =z.AQe+   
        //其它类型略; 2Ta F7Jn  
  case ("rm"): =wc[ r?7  
    media = new RM(); Hq8.O/Y"=  
    break;   G9Ezm*I;:  
  //其它类型略; #xB%v  
} GV/FK{v5  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); VtFh1FDI\  
player.Play(media); vkLG<Y  
} Sj+#yct-  
cFQa~  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 lN" rhZ  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 I}x*AM 7+  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 B$j,:^  
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。 }o.ZCACYg  
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: c:5BQr '  
public interface IMediaFactory ]T`qPIf;yJ  
{ 7ac3N  
IMedia CreateMedia(); /8R1$7  
} 9G9lSj5>  
'@bA_F(  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: zvWQ&?&o2  
public class MP3Factory:IMediaFactory 38^_(N  
{ #'oKkrl  
public IMedia CreateMedia() [g_@<?zg  
{ ] 2'~e,"O  
  return new MP3(); 4B]a8  
} Zup?nP2GkT  
} - Zh+5;8g  
//其它工厂略; Qfi5fp=f  
*']RYu?X  
public class RMFactory:IMediaFactory @ck2j3J/  
{ C+j+q648>  
public IMedia CreateMedia() LV0{~g(!%  
{ ufOaD7  
  return new RM(); <j' #mUzd  
} xPv&(XZR  
} nq;)!Wry  
//其它工厂略; W` V  
w,7 GC5j\  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 V{r@D!}  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: A{vG@Pwc:  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) `,O^=HBM  
{ zb(u?U  
IMediaFactory factory = null; +TX]~k79Oq  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 9S^-qQH3}  
{ OZ&aTm :  
  //音频媒体 KN=Orx7Gy  
  case ("mp3"): a@. /e @p  
    factory = new MP3Factory(); F=H=[pSe  
    break; ~jaGf  
  //视频媒体 y;H 3g#  
case ("rm"): \<%a`IA!*  
    factory = new RMFactory(); [+GG Wo  
    break;   &!=3Fbn  
  //其他类型略; 5P4 >xv[  
} CT : ac64  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); zc"eSy< w$  
player.Play(factory.CreateMedia()); LY MfoXp  
} 8VnZ@*  
i F Ab"VA  
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。 5`J. ic  
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: $H}Q"^rs  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) <tNx*ce5  
{ %-dGK)?  
IMediaFactory factory = null; lF<(yF5  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) q b'ka+X  
{     K67x.PZ  
  case ("mp3"): IlVi1`]w  
    factory = new MP3Factory(); 6S(3tvUr  
    break; %K%z<R8  
    //其他类型略; c-,/qn/  
  case ("rm"): LQe<mZ<  
    factory = new RMFactory(); T-MLW=Vu  
    break;   Yr!3mU-Uvt  
  //其他类型略; p0/I}n4<5n  
} 4%p vw;r  
IMedia media = factory.CreateMedia(); *\>7@r[%5  
media.Play(); b4Z#]o  
} 2yNlQP8%  
Qk6FK]buV  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 x>Kem$z  
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。 ~I'h iV^-  
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。 &lD4-_2J  
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 ClW*l  
'=r.rW5  
<appSettings> k$zDofdfp  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> C$_H)I  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 3^Ex_jeB  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> sXFD]cF  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> iL(E`_I<  
</appSettings> /{lls2ycW%  
]ba<4:[Go  
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: sU>*S$X8  
private void InitMediaType() yF*JzE 7,  
{ 8=$@azG  
cbbMediaType.Items.Clear(); eI@O9<.&  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) c;Li~FLR  
{ (C!fIRY  
    cbbMediaType.Item.Add(key); kAqk~.  
} J[9jNCq|  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; OAv/P|n=  
} Qt k'^Fc  
L%"&_v#a^  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: /];F4AO5  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )2a!EEHz  
{ 7BC9cS(0w9  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Jyd%!v  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); \"5\hX~dS  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; (T@ov~ @  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, j*P@]&e7d  
factoryDllName).Unwrap(); bBZvL  
IMedia media = factory.CreateMedia(); JL <}9K  
media.Play(); X/@Gx 4  
} pgI@[zp7  
sg3%n0Ms.W  
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。 k07O.9>  
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: {r Gx*<e  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 xH92=t-w  
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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