面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) uL1e?  
 0bVtku K;G  
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。  GTyS8`5E*  
一、传统过程化设计思想 T4F}MVK  
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:   V#'sH  
public class MediaPlayer  t:9}~%~  
{    SL?
!
RQ  
  private void PlayMp3()  TwqyQ49  
  {  |[)t4A"}  
    MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  y4t M0h  
  }  E;fYL]j/oZ  
 W7c(]
tg.  
  private void PlayWav()  <=l!~~%  
  {  6@t4pML  
    MessageBox.Show("Play the wav file.");  *RD9gIze  
  }  wm}6$ n?Za  
 NIY0f@1z-  
  public void Play(string audioType)  5hUYxF20h8  
  {      Zz'(!h	Uy  
    switch (audioType.ToLower())  b'p bf  
    {  ;e_dk4_  
      case ("mp3"):  CS)&A4`8  
        PlayMp3();  <x,u!}5J  
        break;  `(vgBz`e[  
      case ("wav"):  #'^!@+)  
        PlayWav();  y)X;g:w  
        break;          sU^2I	v\%  
    }      9OuK}Ssf  
  }  idMb}fw>  
}  R]	tHd=kf  
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。 B$1e AwT9  
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。 )mz	[2Sfg  
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! :DXkAb2  
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。 #I|Vyufw  
二、面向对象设计思想 1mm/Ssw:C  
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! %*wJODtB|  
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: ,%w_E[2  
public class MP3  =QHW>v  
{  MC D]n  
  public void Play()  FbO-K-  
  {  @vh3S+=M  
    MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  &W:Wv,3  
  }  6a[D]46y,2  
}  }@J&yrqg  
 y44FejH(v  
public class WAV  FY)v rM*yh  
{  JR|yg=E  
  public void Play()  
m(,vymt  
  {  "#z4  
    MessageBox.Show("Play the wav file.");  Dq/[g,(  
  }  TS^(<+'  
}  %H75u6  
 JryDbGc8  
Public class MediaPlayer $)\%i =  
{ \j	!JRD+j  
    switch (audioType.ToLower())  5gARGA  
    {  QMea2q|3$  
      case ("mp3"):  5Al59]  
              MP3 m = new MP3(); ;X<#y2`  
        m.Play();  oe_l:Y%  
        break;  B;XFPQ#b  
      case ("wav"):  I~H:-"2  
        WAV w = new WAV(); '31pb9@fH  
w.Play();  -BfZ	P5  
        break;          `~vqu69MF9  
    }  X&nkc/erx  
}      A(X~pP&oF  
    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。 A\ds0dUE  
    2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) }WS%nQA  
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。  y	K)7%j!  
public class AudioMedia  ..V6U"/  
{  \!j{&cJ   
  public void Play()  :A
$%5;-kO  
  {  zD}dvI}  
    MessageBox.Show("Play the AudioMedia file.");  6pDb5@QjTy  
  }   dy N`9  
}  jCqs^`-  
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)。 vT"T*FKh:  
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:  C9`#57 Pp  
public abstract class AudioMedia  ]S9~2;2^,  
{  x!fvSoHp  
  public abstract void Play();  J7W]Str  
}  H8.U#%  
 pqFgi_2m  
public class MP3:AudioMedia  \_}Y4  
{  +Rn]6}5m\  
  public override void Play()  '
Z:FGSwT  
  {  Bm2"}	=  
    MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  5BR9f3}  
  }  0][PL%3Z  
}  5VdF^.:u  
 RX}6H<5R  
public class WAV:AudioMedia  #]<j.Fc`  
{  XBe!9/'k>  
  public override void Play()  ^+tAgK2	  
  {  L^uO.eI"m  
    MessageBox.Show("Play the wav file.");  z[Xs=S!]I  
  }  wZ/Zc}
.  
}  dPgN*Bdv  
 fBBNP)  
public class MediaPlayer  ukb2[mb*u  
{    (b%&DyOt  
    //根据需要完成任务的单向分派 ]+\;pb}bq  
  public void Play(AudioMedia media)  FB-?{78~  
  {      p&~8N#I#  
    media.Play();  !4TM gM  
  }  B'"(qzE-kM  
}  mlc0XDS%
  
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)。  Uu
~BErEC  
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。  =EwC6+8*M  
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:  L;$Gn"7~  
public abstract class VideoMedia  [F{q.mZj  
{  g>)&Q>}=W  
  public abstract void Play();  C# IV"Pkq  
}  O& k+;r  
 h}r64<Y2{  
public class RM:VideoMedia  de{@u<YZb  
{  6qg_&woJ3  
  public override void Play()  >KXSb@  
  {  $?RxmWsP  
    MessageBox.Show("Play the rm file.");  `%_ yRJd|;  
  }  +EG?8L,z  
}  |^p7:)cy  
 	W(U:D?e  
public class MPEG:VideoMedia  ^-Ob($(\  
{  aoj6/  
  public override void Play()  =yo?] ZS  
  {  [~e{58}J|  
    MessageBox.Show("Play the mpeg file.");   JwEQR  
  }  s/#L?[YH  
}  _Bh-*e2k  
 T=Q"|S]V  
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。  d7
|3A  
    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:  ;s{k32e  
  }4G/x;D  
public interface IMedia  O6JH )Ka"S  
{  =(\
/+
0-[  
  void Play();  O#Y;s;)i"  
}  @BCws)  
 anLSD/'4W  
public abstract class AudioMedia:IMedia  W	
&wqN  
{  n?uVq6c  
  public abstract void Play();  s*%pNE U  
}  $&IF#uDf  
 <_XyHb-  
public abstract class VideoMedia:IMedia  [!Uzw2  
{  o[<lTsw<  
  public abstract void Play();  ,au-g)IFZ  
}  =e\E{K'f@  
 |ci1P[y  
这样再更改MediaPlayer类的代码:  7bcl^~lY  
public class MediaPlayer  :
&! >.Y  
{    D9.H<.|36  
  public void Play(IMedia media)  Tgxxm  
  {      gZkjh{rQ  
    media.Play();  S#gIfb<D  
  }  Z?@1X`@  
}  g+CTF67  
    现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 VI:EjZ/|a  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。  U9N1)3/u  
    现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。  o0SQJ1.a$  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  IC5[:UZ5]  
{  x.gRTR`7(  
  IMedia media = null;  2RW^Nqc9  
  switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())  @C\>P49   
  {  V*
:Q~
^  
    case ("mp3"):  <\0+*`">g  
        media = new MP3();  e* 2ay1c  
        break;  i;+]Y  
              //其它类型略; R
2.y=P8N  
    case ("rm"):  
~lg1S  
        media = new RM();  v-^7oai  
        break;    ^5BLuN6  
    //其它类型略;  BNA` Cc1VV  
  }  ykq9]Xqhv  
  MediaPlayer player = new MediaPlayer();  z
xe6M~+  
  player.Play(media);  Glz yFj  
}  8vP:yh@  
 -wA^ao	  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 W.nQYH  
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。  <W$Ig@4[.d  
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。 P.8CFlX    
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。 +A3Q$1F  
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:  A4C4xts]N  
public interface IMediaFactory  h ~\bJ*Zp  
{  |dP[_nh?  
  IMedia CreateMedia();  ez2rCpA  
}  zYL</!6a[  
 ^M51@sXI7  
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:  ~c;D@.e\  
public class MP3Factory:IMediaFactory  +y}4^3Vx^  
{  BK+(Uf;g  
  public IMedia CreateMedia()  O(P
,!  
  {  gy%/zbZx  
    return new MP3();  -~wGJM
VA  
  }  /Ah|Po  
}  X?B9Z8  
//其它工厂略; i2h,=NHJh?  
 p-KMELB  
public class RMFactory:IMediaFactory  bU(H2Fv  
{  l}#z#L2,`  
  public IMedia CreateMedia()  |?a 4Nl?
  
  {  z3 zN^ZT  
    return new RM();  Ax'jNol  
  }  b[mAkm?9+1  
}  	AX
{~A:B  
//其它工厂略;  n$z}DE5	#  
 "CS{fyJ  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。  "q-,140_  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变:  aa:97w~s0  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  9/La_:K  
{   >x$eKN  
IMediaFactory factory = null;  2E@   	!  
  switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())  y093-  
{  >9h@Dj[|!  
    //音频媒体 Cfz020u`g  
    case ("mp3"):  aN87 ^[  
        factory = new MP3Factory();  ^t|CD|,K_O  
        break;  _~^JRC[q  
    //视频媒体 p=tj>{  
case ("rm"):  ev bqBb21b  
        factory = new RMFactory();  h^u 9W7.  
        break;     [c{/0*  
    //其他类型略;  ~ jR:oN  
  }  \~3g*V  
  MediaPlayer player = new MediaPlayer();  9c/&+j  
  player.Play(factory.CreateMedia());  3C=|  
}  yAge2m]<B  
 p6qza	@  
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。 qyfw$$X  
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:  G=[=[o\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  
>&1MD}  
{  F<KUVe  
IMediaFactory factory = null;  %E!^SF?Y  
  switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())  !9$xfg}	  
  {        B/*`u  
    case ("mp3"):  %T.4Aj  
        factory = new MP3Factory();  LD'eq\vO  
        break;  MZpG1   
        //其他类型略; |j[=uS  
    case ("rm"):  :/Zy=F9:  
        factory = new RMFactory();  E(5'vr0  
        break;    8=]R6[,fD  
    //其他类型略;  1:.0^?Gz  
  }  M_o<6C  
  IMedia media = factory.CreateMedia();  H#/}FoBiS  
  media.Play();  1gq(s2izy  
}  '(JSU  
 &x}a  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。  W!$aK )]4u  
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。 :{iS0qJ  
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。 g$++\%k&  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件:  /$'R!d5r  
 rek89.p  
<appSettings>  B(	]=I@L=W  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" />  B2QC#R  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" />  63ig!-9F  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" />  z|VQp,ra  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" />  H_RVGAbU  
</appSettings>  !nQ!J+	g  
 D[.;-4"_  
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:  *vx!twu1o  
private void InitMediaType()  __}j
{Buk  
{  v&[Ff|>  
cbbMediaType.Items.Clear();  #6])\  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys)  3y}0J @  
{  l;4},N  
        cbbMediaType.Item.Add(key);  F,Ls1  
}  t)Iu\bP  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0;  4I"p>FIkY  
}  1^G*)Qn5Df  
 ;~&F}!pQ  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件:  3JB?G>\!  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  U5uO|\+)  
{  Pt/dH+r`%  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower();  @M[t|  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString();  :iWW2fY  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集;  3`ov?T(H  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, !J 3dlUFRO  
factoryDllName).Unwrap(); ?a~59!u  
IMedia media = factory.CreateMedia();  3h:"-{MW.  
media.Play();  LKCj@N dV  
}  OH2Xxr[bQ  
 ]>E)0<t  
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。 t5r,3x!E  
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:  :'*;>P
.(  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。  +RXKI{0Km  
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!