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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) i b]vX-  
rrcwtLNbu  
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。 Yx),6C3  
一、传统过程化设计思想 ?q!FG(  
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: ~.6|dw\p!  
public class MediaPlayer 7]s%r ya  
{   !}5*?k g  
private void PlayMp3()  ,1 P[  
{ 5B{k\H;  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); l4 "\) ];  
} Qci$YTwl>  
jTfi@5aPY  
private void PlayWav() o%`npi1y  
{ ik5|,#}m&  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); LwOJ |jA(,  
} > :Ze4}(  
i3PKqlp.  
public void Play(string audioType) jo_ sAb  
{   E:w:4[neh  
  switch (audioType.ToLower()) g~ !$i`_b  
  { vCb]%sd-U  
    case ("mp3"): q}wj}t#  
    PlayMp3(); c 0-w6  
    break; A,BEKjR~J  
    case ("wav"): -72j:nk  
    PlayWav(); Yj|]Uff8O  
    break;       x2k*| =$  
  }   BS7J#8cu  
} <uD qYT$6  
} X V=S )  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 ^.vmF>$+I  
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。 '9J*6uXf.  
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! ~+HoSXu@E  
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。 #)] c0]p  
二、面向对象设计思想 Uo6(|mm  
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! DMd ,8W7a  
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: J?%}=_fsa  
public class MP3 -=)-sm'  
{ q8sb n  
public void Play() ,[`$JNc  
{ *vnXlV4L  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); xmr|'}Pt[  
} p)3nyN=|_  
} #mLuU  
ia4k:\  
public class WAV TvQ^DZbe  
{ !;dSC<   
public void Play() F P@qh  
{ \84v-VK  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ^u)rB<#BR  
} i2PZ'.sL  
} 5/M ED}9C(  
t3b@P4c \  
Public class MediaPlayer [U.v:tR   
{ Rri`dmH   
  switch (audioType.ToLower()) 6Cc7ejt|u  
  { DMZ`Sx  
    case ("mp3"): mxJXL":|  
        MP3 m = new MP3(); G{b:i8}l  
    m.Play(); )~ z Z'^  
    break; L.B~ax.|Z  
    case ("wav"): ll<mE,  
    WAV w = new WAV(); |0 !I5|<k  
w.Play(); i-lKdpv  
    break;       I:$"E% >=  
  } (}gcY  
}   _%ZP{5D>  
  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。 V1utUGJV  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 2dbRE:v5  
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。 6I|A- h  
public class AudioMedia J%Mnjk^_\S  
{ 'RTtE  
public void Play() QCpM|,drS  
{ ;h~er6&   
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); V1<`%=%_W  
} +a$|Sc  
} X:=c5*0e  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 2o5;Uz1{  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: EJm4xkYLj1  
public abstract class AudioMedia )q3"t2-  
{ v01#>,R  
public abstract void Play(); Q$a  
} ^8K/xo-  
H+l,)Se  
public class MP3:AudioMedia B?6QMC;  
{ iiNSDc  
public override void Play() `.^ |]|u  
{ : ejJV 6.  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); !>g:Si"  
} ,X/-  
} ?CY1]d  
x(~<tX~  
public class WAV:AudioMedia IR$ (_9z  
{ 9B/1*+ M  
public override void Play() Mqv[XHfB  
{ _x %1F  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); *Km7U-BG  
} w>979g  
} YV([2  
MFwO9"<A  
public class MediaPlayer YBjdp=als  
{   tu}>:mk  
  //根据需要完成任务的单向分派 Rs7 |}Dl}  
public void Play(AudioMedia media) !buz<h  
{   N.hzKq][  
  media.Play(); W3JF5*  
} {exrwnIZj  
} *<9$D  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 <z)E (J\  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 ]vo_gKZ  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: Gr)-5qh  
public abstract class VideoMedia 9_huI'"p  
{ m{(+6-8|m  
public abstract void Play(); NP_?f%(  
} K ,isjh2  
1;wb(DN*c  
public class RM:VideoMedia ;n*J$B  
{ =2 jhII  
public override void Play() l[YEKg  
{ 3QCVgo i\  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); )2.)3w1_4  
} '^}+Fv<O  
} yV]xRaRr2  
g.C5r]=+&  
public class MPEG:VideoMedia }5bM1h#z  
{ +nU.p/cK+\  
public override void Play() 3-x%wD.  
{ w*~Tm>U  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); [m2+9MMl  
} o4Q3<T7nI  
} oH-8r:{  
I3)Zr+  
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。 ?L|yaC~  
  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: +AI`R`Tm  
0I%: BT  
public interface IMedia `ROG~0lN(  
{ <avQR9'&  
void Play(); 5H !y46z  
} NFyMY#\]  
>K:u ?YD[  
public abstract class AudioMedia:IMedia 4#BRx#\O  
{ m<@z}%v-  
public abstract void Play(); =`t^~.5  
} ]QrR1Rg  
_>_j\b  
public abstract class VideoMedia:IMedia @ 4UxRp6+  
{ QLr9dnA  
public abstract void Play(); PT]GJ<K/  
} 4hAJ!7[A.  
3S"] u}  
这样再更改MediaPlayer类的代码: dM]#WBOP y  
public class MediaPlayer O\Eqr?%L)  
{   jw>h k  
public void Play(IMedia media) jk7 0u[\  
{   S/gm.?$V  
  media.Play(); nhH;?D3  
} =m tY  
} ' [p)N,  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 2wlKBSON  
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。 K&_Uk548  
  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。 k<Sl1v K  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) xJhU<q~?  
{ `;%ZN  
IMedia media = null; 8<dOMp;}r  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) .SS<MDcqIt  
{ };katqzEg  
  case ("mp3"): x;#zs64f  
    media = new MP3(); z2 hFn&  
    break; qqOFr!)g  
        //其它类型略; p 2 !FcFi  
  case ("rm"): O)#U ^  
    media = new RM(); k`VM2+9h'^  
    break;   $c9k*3{<+A  
  //其它类型略; Tls a%pn  
} A Y9 9!p  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); f )NHM'  
player.Play(media); p3]Q^KFS  
} ]?<n#=eW  
l]!B#{  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 s&tE_  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 qVgd(?hJ#  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 h @/;`E[  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 2qU&l|>  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: s~L</Xvo  
public interface IMediaFactory 7P**:b  
{ <$i4?)f(  
IMedia CreateMedia(); <bUe/m  
} ,+1m`9}  
r<R4 1Fz  
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: w{,4rk;Hr  
public class MP3Factory:IMediaFactory }31Z X  
{ &m'kI  
public IMedia CreateMedia() zG9|K  
{ ?IhB-fd>@  
  return new MP3(); Sc$UZ/qPT  
} " ;NRzY  
} ]z ==   
//其它工厂略; w1^QD^KnH  
Xu}U{x>  
public class RMFactory:IMediaFactory \caH pof  
{ rT6?!$"%.  
public IMedia CreateMedia() d8x%SQ!V  
{ `8g7q 5  
  return new RM(); -_0?_Cb  
} 'Pd(\$ZY  
} p2O~>97t1  
//其它工厂略; u$*>`Xe6  
nzsl@1s  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 %J7UP4  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: .#w6%c@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) lK(Fg  
{ e XV@.  
IMediaFactory factory = null; \k@$~}xD,  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) *75YGD  
{ yfj(Q s  
  //音频媒体 5<+K?uhm  
  case ("mp3"): -j`LhS~|  
    factory = new MP3Factory(); wN Wka7P*  
    break; H Sz" tN  
  //视频媒体 (?i[jO||B  
case ("rm"): FfFak@H  
    factory = new RMFactory(); +l 0g`:  
    break;   Z S|WnMH  
  //其他类型略; M"Y0jQ(  
} "lVqU  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); l|"6yB |  
player.Play(factory.CreateMedia()); [M+tB"_  
} ,T5u'";  
I0 Ia6w9  
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。 ?ny =  
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: uh3) 0.nR  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) xBM>u,0.F  
{ 4_=Ja2v8;`  
IMediaFactory factory = null; nWYCh7  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) %JL]; 4'  
{     KtN&,C )lJ  
  case ("mp3"): w=_Jc8/.  
    factory = new MP3Factory(); 4 J^Q]-Z  
    break; k4\UK#ODe  
    //其他类型略; 4{na+M  
  case ("rm"): Va<eusl  
    factory = new RMFactory(); URTzX 2'[  
    break;    HEF?mD3h  
  //其他类型略; ^ 4>k%d  
} X9=N%GY[  
IMedia media = factory.CreateMedia(); K 1#ji*Tp  
media.Play(); Tx>K:`oB  
} EtJ8^[u2J  
Ao.\  
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。 963aW*r  
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。 7[#xOZT  
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。 8*a), 3aK  
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: pbk$o{$`W  
l]Lx L  
<appSettings> xTV{^=\rS  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ]7YNIS  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> c4mh EE-  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> |Ul,6K@f"5  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> "MOpsb,  
</appSettings> eVz#7vqv   
</~ 6f(mg  
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: l?qqqB  
private void InitMediaType() '-PC7"o  
{ gX @`X  
cbbMediaType.Items.Clear(); QfpuZEUK  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) Hh[Tw&J4  
{ ]!"S+gT*C  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Y%`SHe7M  
} 1T|$BK@)  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 4`v!Z#e/aX  
} JgfVRqm   
&)9{HRP  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Djt%r<  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 3{7T4p.G  
{ x_w~G]! /  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 0BU=)Swku  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Qs 2.ef?  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ~2 *9{  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, j]4,<ppWSH  
factoryDllName).Unwrap(); vDj;>VE2b  
IMedia media = factory.CreateMedia(); MN8H;0g-  
media.Play(); S/A1RUt  
} k[|~NLB8  
ixfdO\nU  
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。 1} m3 ;  
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: IVvtX}  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 -yH,5vD  
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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