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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) V0*3;n  
47r&8C+&\  
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。 _Ov;4nt!  
一、传统过程化设计思想 445o DkG  
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: MFt*&%,JX  
public class MediaPlayer V Z y4_v=  
{   I.'b'-^  
private void PlayMp3() QA#3bFZt1n  
{ ]y@F8$D!  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); &fOdlQ?  
} e:w &(is  
F_;DN: {  
private void PlayWav() l [GOs&D1  
{ jS.g]k  
  MessageBox.Show("Play the wav file.");  \ %=9  
} F {+`uG  
r?/A?DMe  
public void Play(string audioType) TUIk$U?/I  
{   1f'Hif*r_X  
  switch (audioType.ToLower()) Wg`AZ=t  
  { tK(g-u0N`(  
    case ("mp3"): S4^N^lQ]  
    PlayMp3(); c{+AJ8  
    break; }8-\A7T  
    case ("wav"): ZR0r>@M3v<  
    PlayWav(); nH|,T%  
    break;       k S# CEU7  
  }   )B# ,  
} h#r^teui)  
} \2 y5_;O  
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。 kq=V4-a[  
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。 b5G}3)'w  
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! h}`!(K^;3  
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。 H)w(q^i  
二、面向对象设计思想 S~Z|PLtF  
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! qa`-* 4m  
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: N2'qpxOLI  
public class MP3 -]uUYe c  
{ I<td1Y1q  
public void Play() y&m0Lz53Z  
{ # ]?bLm<!  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); I04jjr:<  
} cF)/^5Z  
} B+d<F[ |  
F>je4S;  
public class WAV |{r$jZeE  
{ j%u-dr  
public void Play() 51C2u)HE  
{ `:m!~  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); '_\;jFAM  
} $''?HjB}T  
} \c v?^AI  
{`=0 |oP}  
Public class MediaPlayer K,'*Dz  
{ cJo\#cr  
  switch (audioType.ToLower()) %@a8P  
  { IQ< MyB(  
    case ("mp3"): F~:O.$f]G  
        MP3 m = new MP3(); ?3ig)J,e[  
    m.Play(); w]b,7QuNz  
    break; '^BV_QQ  
    case ("wav"): !Z!g:II /  
    WAV w = new WAV(); mR\`DltoV  
w.Play(); :F,O  
    break;       FWue;pw3  
  } ).` S/F  
}   D\w h;r  
  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。 {rfF'@[  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) DS-0gVYeDW  
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。 Ho DVn/lr  
public class AudioMedia u] :m"L M  
{ }8|[;Qa`y  
public void Play() /={Js*  
{ j*"3t^|-  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); &8&d3EQ  
} }G o$ \Bk  
} vb 1@yQ  
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)。 1g# #sSa6  
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: b`yZ|j'ikd  
public abstract class AudioMedia SK1!thQy  
{ DFhXx6]  
public abstract void Play(); e^4 p%  
} sDr/k`>  
=S'%`]f?  
public class MP3:AudioMedia  ~>O)  
{ 6qN~/TnHZ  
public override void Play() Spo?i.#  
{  ~ ~uAc_  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 8l}1c=A}Vi  
} 2!&&|Mh}  
} j'[m:/  
^ -FX  
public class WAV:AudioMedia yR{x}DbG  
{ 7n]65].t  
public override void Play() Uv YF[@  
{ 7Dnp'*H  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); l`kWz5[~  
} 5aad$f  
} .=m,hu~  
x!\ONF5$  
public class MediaPlayer oH0X<'  
{   43?^7_l-  
  //根据需要完成任务的单向分派 _&K  
public void Play(AudioMedia media) |KB0P@=a  
{   :m86 hBE.  
  media.Play(); D=:04V}2+  
} !D!~ ^\  
} hA\K</h.  
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)。 [."[pY  
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。 `V)Z)uN{0  
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: *'Z B*>  
public abstract class VideoMedia hOhS)  
{ Kwc6mlw~M  
public abstract void Play(); VqL.iZ-  
} +[SgO}sF  
XeBP`\>Ve  
public class RM:VideoMedia .>z][2oz  
{ eIl]oC7*  
public override void Play() xBu1Ak8w  
{ R/"x}B1d  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); qfcYE=  
} JCAq8=zM  
} Y(.OF Q  
6<K6Y5<6  
public class MPEG:VideoMedia 4v[~r1!V  
{ g$. \  
public override void Play() @( n^T  
{ Ltjbxw"Qd  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); `jS T  
} ?\8?%Qk  
} D&HV6#  
i#%aTRKHd6  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 G,;,D9jO7  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: EyY.KxCB  
wP,JjPUt  
public interface IMedia fDx9iHGv  
{ Mi~(aah  
void Play(); eT2*W$  
} t>8XTqqi  
Scv#zuv_  
public abstract class AudioMedia:IMedia iAa;6mH  
{ "`6n6r42  
public abstract void Play(); (H+'X}1  
} Zo>]rKeV  
A.UUW  
public abstract class VideoMedia:IMedia {BHI1Uw  
{ HHqwq.zIy  
public abstract void Play(); Gycm,Cy  
} (knp#   
9'hv%A:\3  
这样再更改MediaPlayer类的代码: };'\~g,1  
public class MediaPlayer nC{%quwh{  
{   Zw wqSyuGf  
public void Play(IMedia media) ^&g=u5 d0  
{   wcDRH)AW.  
  media.Play(); !bV5Sr^  
} ]({~,8s  
} ] }f9JNf$  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Pz$R(TV  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 2Pc%fuC  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 .$@R{>%U  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 86 W0rS[5  
{ Ecs,$\  
IMedia media = null; %v2R.?F8  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) H(Eh c  
{ I@\OaUGr+  
  case ("mp3"): BC'llD  
    media = new MP3(); s`>[F@N7.o  
    break; [5Lz/ix=  
        //其它类型略; 9P{;H usNw  
  case ("rm"): ?ve#} \  
    media = new RM(); {\[5}nV  
    break;   G\T fL^A  
  //其它类型略; ^] kF{ o?  
} WOh|U4vt  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); )& u5IA(  
player.Play(media); -(K9s!C!.  
} ~)(\6^&=|  
vOg#Dqn-  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 ,]T2$?|  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 'w1YFdW  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 n[(Qr9  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 2<}NB?f`N  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: H<1WbM:w  
public interface IMediaFactory `7H4Y&E  
{ u_rdmyq$x/  
IMedia CreateMedia(); |2KAo!PI  
} ;,]P=Ey  
zz& ?{vJ  
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: cYqfsd# B  
public class MP3Factory:IMediaFactory ~jsLqY*(+  
{ "9n3VX)  
public IMedia CreateMedia() $HJwb-I  
{ R"K#7{p9  
  return new MP3(); f^VP/rdg  
} KgR<E  
} 8n>9;D5n  
//其它工厂略; im @h -A]0  
L QjsOo  
public class RMFactory:IMediaFactory yBI'djL~>  
{ q/n,,!  
public IMedia CreateMedia() Z> r^SWL  
{ 5# K4bA  
  return new RM(); %AQIGBcgL  
} $1v&azM.  
} H#ncM~y*  
//其它工厂略; L5,NP5RC  
P@FHnh3}Z$  
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。 DY^;EZ!hb  
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: AFAAuFE"  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Xn{1 FJX/  
{ $LU"?aAW  
IMediaFactory factory = null; v,ju!I0.  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) F+u|HiYG  
{ 9:M` j  
  //音频媒体 ^_m9KA  
  case ("mp3"): YY!Rz[/  
    factory = new MP3Factory(); 71\xCSI1w&  
    break; 4t)/  
  //视频媒体 YIjTL!bA"  
case ("rm"): nvPwngEQm  
    factory = new RMFactory(); 6 :~v4W!k  
    break;   !/wtYI-`  
  //其他类型略; =AuR:Tx  
} qT^I?g"!  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); _F`lq_C  
player.Play(factory.CreateMedia()); zE_i*c"`  
} 0L/n?bf  
~sXcnxLz  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 V 0rZz  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: 6AhM=C  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) k`N^Vdr  
{ \o^2y.q:>  
IMediaFactory factory = null; &c,kQo+pA  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ~Rr~1I&mR,  
{     7"C$pm6  
  case ("mp3"): hyFyP\u]  
    factory = new MP3Factory(); HZ:6zH   
    break; _FWBUZ;N  
    //其他类型略; U-3i  
  case ("rm"): w.TuoWo>  
    factory = new RMFactory(); =z /dcC$r  
    break;   q?8| [.  
  //其他类型略; 8#g1P4  
} BT"XT5@  
IMedia media = factory.CreateMedia(); PAM}*'  
media.Play(); ^RI?ybDd  
} u`RI;KF~F  
s ']Bx=  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 c(~[$)i6  
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。 MpR2]k#n<  
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。 %xyou:~0zs  
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: K9up:.{QQ  
Qr{E[6  
<appSettings> k-^mIJo}  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 5f 5f0|ok  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> :w^Ed%>y7  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> #e$5d>j(  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> *vwbgJG! *  
</appSettings> 73\JwOn~  
&eX!#nQ_.  
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: R)m'lMi|  
private void InitMediaType() \r+8qC[,  
{ BNs@n"k  
cbbMediaType.Items.Clear(); V6,H}k   
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) fd.^h*'mU  
{ ]%u@TK7  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ,]d /Q<  
} @W"KVPd  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; z+n,uHs  
} Jh!I:;/  
)`(p9@,V  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: #$8% w  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) LF& z  
{ @y\X R  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); i=oU;7~zK  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 5l UF7:A>#  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; %#xaA'? [  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, (bH`x]h#  
factoryDllName).Unwrap(); gq'Y!BBQy  
IMedia media = factory.CreateMedia(); #ZrHsf P  
media.Play(); ) iN/ua  
} >E{";C)  
DBr ZzA  
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。 lSVp%0jR  
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: fO[+LR 'ax  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 2`N,,  
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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