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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) qlPIxd  
UJL'4 t/  
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。 5D7 L)>  
一、传统过程化设计思想 >ZPu$=[W  
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: [Nm?qY  
public class MediaPlayer 4x+[?fw  
{   Q/Z>w+zh#  
private void PlayMp3() Zi}h\R a  
{ AtHkz|sl  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); o?M;f\Fy  
} TeZu*c  
h2mHbe43  
private void PlayWav() \oxf_4X  
{ ShV_8F z  
  MessageBox.Show("Play the wav file.");  Lhg  
} CfrO1iF  
& }j;SK5  
public void Play(string audioType) *< fJgc"3  
{   p(GI02|n  
  switch (audioType.ToLower()) 'M?ptu?f  
  { hUvA;E(qD  
    case ("mp3"): ; Gv-$0{P3  
    PlayMp3(); g6DIWMoO=h  
    break; gk8 v{'0Er  
    case ("wav"): 7vPG b:y  
    PlayWav(); \+U;$.)3  
    break;       4,QA {v  
  }   $/Q\B(X3  
} dVLrA`'P*  
} mz<,nR\  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 XHgW9;M!  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 y[jp)&N`  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! 0VJHE~Bgi  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 >{Mv+  
二、面向对象设计思想 xgNV0;g,  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! U5cbO{\ 3I  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: jb/C\2U4)  
public class MP3 /\Xe '&  
{ fYZd:3VdC  
public void Play() !JDuVqW  
{ #H~$^L   
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); CcV@YST?  
} K9ih(fh)  
} dQp>z%L)  
vzSjfv  
public class WAV Bmt8yR2  
{ bY,dWNS:  
public void Play() tJtp1$h  
{ &l-d_dh  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); HtE^7i*_  
} 438r]f?0|{  
} DrBkR` a?  
jc>B^mqx  
Public class MediaPlayer Jk|DWZ  
{ o(v7&m;  
  switch (audioType.ToLower()) 4UW)XLu6T7  
  { 6=Q6J  
    case ("mp3"): Ax@7RJ||  
        MP3 m = new MP3(); IJPyCi)  
    m.Play(); OOnj(%g  
    break; t^6ams$  
    case ("wav"): cyjgi /Z  
    WAV w = new WAV(); i[.7 8K-s  
w.Play(); SZtSUt(ss  
    break;       "=40%j0  
  } 5mudww`  
}   _E-{*,7bZS  
  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。 6b` Jq>v  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 6+s&%io4  
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。 $j(4FyH\  
public class AudioMedia X9" T(`  
{ L4u.cH J}0  
public void Play() 0@u{(m  
{ f::^zAV  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); jt3W.^6HO  
} XWz~*@ci  
} 67Tu8I/r  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 #t# S(A9)  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: e cvZwL  
public abstract class AudioMedia 9/&1lFKJ  
{ RJT55Rv{  
public abstract void Play(); l9y%@7  
} :G^4/A_  
'}>8+vU`  
public class MP3:AudioMedia O7&OCo|b%>  
{ vj#m#1\ f  
public override void Play() \ sz](X  
{ s1%2({wP  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); [P)](8nR[  
} 5*B'e{C  
} ^ 6t"A  
Cf<TDjU`|  
public class WAV:AudioMedia @k:@mzB7R  
{ &Dp&  
public override void Play() 9]{Ss$W3x  
{ t[b(erO'  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); B(- F|q\  
} ~g~`,:Qc  
} 0r&FH$  
q7rX4-G$  
public class MediaPlayer -/7@ A  
{   \IR $~  
  //根据需要完成任务的单向分派 <`A!9+  
public void Play(AudioMedia media) * _,yK-et  
{   dftX$TS  
  media.Play(); `\BBdQ#bH  
} {+9t!'   
} Fk`6 q  
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)。 :c[T@[  
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。 ')fIa2dO/  
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: dsK ^-e6:5  
public abstract class VideoMedia pG/g  
{ O=1 #KNS  
public abstract void Play(); D9r;Ys%  
} ^#7&R"  
q| *nd!y'  
public class RM:VideoMedia ]zvOM^l~  
{ T?-K}PUcQ  
public override void Play() ; Oz p  
{ fX&g. fH  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); Hu!<GB~  
} B=%YD"FAv  
} N,cj[6;T%  
Tl^)O^/  
public class MPEG:VideoMedia 4)N~*+~\h  
{ g-+/zEOUS  
public override void Play() kw1Lm1C  
{ LyNur8 Zi  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); x1#6~283  
} 2 t]=-@  
} @c,=c+-  
@oMl^UYM=  
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。 5pE@Ww  
  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:  ck`$ `  
q1%xk =8  
public interface IMedia Sa6YqOel@  
{ "9H#pj -  
void Play(); KH[Oqd  
} J8`vk#5  
f%STkL)  
public abstract class AudioMedia:IMedia IS!]!s'EI  
{ Lb2/ Te*  
public abstract void Play(); *>j4tA{b@v  
} Tr HUM4  
@v}M\$N?  
public abstract class VideoMedia:IMedia T!5g:;~y >  
{ .lppT)P  
public abstract void Play(); ! AL?bW  
} _3_o/I  
(Z>vbi%  
这样再更改MediaPlayer类的代码: !z?:Y#P3  
public class MediaPlayer ZpU4"x>  
{   ?eR^\-e  
public void Play(IMedia media) 'p'nAB''!  
{   S3 /Z]?o  
  media.Play(); js=w!q0)9  
} ns8I_H  
} \,b_8^  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 [-Mfgw]i  
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。 (Yc}V  
  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。 d[KG0E5`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) [i N}W5 m  
{ |F>'7JJJ  
IMedia media = null; *IC9))PGJ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) bd.t|A  
{ ZCkwK  
  case ("mp3"): !iGZo2LV  
    media = new MP3(); 8~h.i1L  
    break; Y<`uq'V  
        //其它类型略; mv9@Az9  
  case ("rm"): gM Z `  
    media = new RM(); [ Q20c<,  
    break;   #c2JWDH1F  
  //其它类型略; uTUkRqtD!  
} N6S}u@{J~N  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ;KW}F|  
player.Play(media); fYZ)5xnj  
} '\Hh  
U_Va'7  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 sZ7BBJX2K  
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。 v!?>90a  
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。  jQ?6I1o  
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。 I=yy I  
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: q\\52 :\  
public interface IMediaFactory H9T'{R*FC  
{ X9n},}bJ"  
IMedia CreateMedia(); cH\.-5NQ  
} 5ayH5=(t  
Zo36jSrCL  
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: ^Zw1X6C5~  
public class MP3Factory:IMediaFactory Y[ toN9,  
{ UPJ3YpK  
public IMedia CreateMedia() 3 +$~l5LY  
{ 5i1Xumh 4  
  return new MP3(); ZZ{:f+=?$  
} }Z}4_/E  
} |B.tBt^  
//其它工厂略; '>5W`lZ  
$[8GFv  
public class RMFactory:IMediaFactory @phb5  
{ BDT1qiC  
public IMedia CreateMedia() |Orp:e!  
{ keWqL]  
  return new RM(); &8uq5uKg  
} JN-wToOF  
} IHtNaN )  
//其它工厂略; c2<JS:!*  
Qf}b3WEAI  
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。 1-60gI1)  
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: 8!{F6DG  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) $17utJ 58  
{ J(\f(jh/  
IMediaFactory factory = null; elf2!  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) F&x9.  
{ %B'*eBj~fw  
  //音频媒体 -5t .1/  
  case ("mp3"): DkGC+Dw  
    factory = new MP3Factory(); !Wz%Hy:ZK  
    break; juQQ  
  //视频媒体 p$ %D  
case ("rm"): ACcxQK}  
    factory = new RMFactory(); V/}g'_E  
    break;   z<c@<M=Q*  
  //其他类型略; fB3W} dr  
} !4B($]t  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); !B &%!06  
player.Play(factory.CreateMedia()); B'Ll\<mq@  
} + \AiUY  
X!%CYmIRb  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 ~4fjFo&_\  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: Y^-faL7*\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Cj x(Z]  
{ L^zF@n^5A  
IMediaFactory factory = null; Wq1%  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ]ozZW:  
{     IirXF?&t  
  case ("mp3"): co$I htOv  
    factory = new MP3Factory(); E/</  
    break; IMDGinHAy  
    //其他类型略; b-rgiR$cg  
  case ("rm"): QK3j.Ss  
    factory = new RMFactory(); 6Tn.56X  
    break;   xG^6'<  
  //其他类型略; DPE]<oM  
} pO.+hy  
IMedia media = factory.CreateMedia(); s*k[Fbi  
media.Play(); 9$pQ|e0tJ  
} HTz&h#)JQ  
nDvj*lZF  
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。 '%$)"g]/#  
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。 CG(G){u&  
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。 MwN.Ll  
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: ,dM}B-  
,Mp/Y>f  
<appSettings> &nk[gb o\  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> @3hA\3ot^  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> pPNU0]/  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Q^qdm5}UkW  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> R7 )2@;i  
</appSettings> 6ZCSCBW  
P O,mg?JG(  
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: CE19V:zp  
private void InitMediaType() spE(s%dgL  
{ BuE=(v2}  
cbbMediaType.Items.Clear(); Tq7cZe"6  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) u"*@k^}(  
{ n:-:LSa+3  
    cbbMediaType.Item.Add(key); T(E$0a)#  
} 4ACL|RF)A  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; mgk<PY  
} 1I*b7t  
WxB}Uh  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: fP>*EDn@xg  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) H +O7+=&  
{ DRC2U%[  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); jW^@lH EU  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ]\y:AkxhJ  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; b'Scoa7@'  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Uk=-A @q  
factoryDllName).Unwrap(); GS %ACk  
IMedia media = factory.CreateMedia(); fZQC'Z>EX  
media.Play(); 38 Q>x  
} h <s.o#8  
u dhj$: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。 mT@8(  
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: xU4,Rcgo  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 SL9]$MmJn  
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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