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
} CfrO1i F
& }j;SK5
public void Play(string audioType) *<
fJgc"3
{ p(GI02|n
switch (audioType.ToLower()) 'M? ptu?f
{ hUvA;E(qD
case ("mp3"): ;
Gv-$0{P3
PlayMp3(); g6DIWMoO=h
break; gk8v{'0Er
case ("wav"): 7vPGb:y
PlayWav(); \+U;$.)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() t Jtp1$h
{ &l-d_dh
MessageBox.Show("Play the wav file."); HtE^7i*_
} 438r]f?0|{
} DrBkR`a?
jc>B^mqx
Public class MediaPlayer Jk|DWZ
{ o(v7&m;
switch (audioType.ToLower()) 4UW)XLu6T7
{ 6=Q6J
case ("mp3"): Ax@7RJ||
MP3 m = new MP3(); IJPyCi)
m.Play(); OOnj(%g
break; t^6ams$
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。 $j(4FyH\
public class AudioMedia X9" T(`
{ L4u.cHJ}0
public void Play() 0@u{(m
{ f::^zAV
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); jt3W.^6HO
} XWz~*@ci
} 67Tu8I/r
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 #t# S(A9)
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: ecvZwL
public abstract class AudioMedia 9/&1lFKJ
{ RJT55Rv{
public abstract void Play(); l9y %@7
} :G^4/A_
'}>8+vU`
public class MP3:AudioMedia O7&OCo|b%>
{ vj#m#1\f
public override void Play() \
sz ](X
{ s1%2({wP
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); [P)](8nR[
} 5*B'e{C
} ^ 6t"A
Cf<TDjU`|
public class WAV:AudioMedia @k:@mzB7R
{ &Dp&
public override void Play() 9]{Ss$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
} TrHUM4
@ 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"): gMZ
`
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
} I HtNaN )
//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) $17utJ58
{ J(\f(jh/
IMediaFactory factory = null; elf2!
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) F&x9.
{ %B'*eBj~fw
//音频媒体 -5t.1/
case ("mp3"): DkGC+Dw
factory = new MP3Factory(); !Wz%Hy:ZK
break; juQQ
//视频媒体 p$
%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&