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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) _Ie:!q  
K {  FZ/  
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。 |+KwyHE`9  
一、传统过程化设计思想 ?\)h2oi!F5  
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: |MOz> 1<a  
public class MediaPlayer UZs'H"K  
{   :>/6:c?atG  
private void PlayMp3() CYlS8j  
{ LJom+PxF$x  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); h#c7v !g  
} )TEm1\  
!??g:2  
private void PlayWav() K9]zUe&#w  
{ f7|Tp m  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); "LSzF_mK  
} -w>ss&  
d"n"A?nXh  
public void Play(string audioType) Pf/8tXs}  
{   0yvp>{;p  
  switch (audioType.ToLower()) :wN !E{0j  
  { 1 +Ue m  
    case ("mp3"): 1J72*`4OK  
    PlayMp3(); S;y4Z:!  
    break;  Bnk '  
    case ("wav"): >t<\zC|~w  
    PlayWav(); r6R@"1/  
    break;       m;A[ 2 6X  
  }   L^zh|MEyzk  
} E NCWOj  
} T--%UZD]W  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 awI{%u_(nA  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 CUHT5J*sY  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! " Zx<hL*  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 `23][V  
二、面向对象设计思想 9UVT]acq  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! aj,o<J  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 1;DRcVyS+  
public class MP3 V#b=mp  
{ B^]PKjLNZ  
public void Play() ;TS%e[lFhQ  
{ H cyoNY  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); [q C0YM  
} Nd+1r|e'  
} ?Pa(e)8\  
u>G9r#~`k  
public class WAV 'n ^,lXWB  
{ =*I|z+  
public void Play() x}nBU q:  
{ TVx `&C+  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); (Li0*wRb  
} vf$IF|  
} +iFt)  
4obW>  
Public class MediaPlayer \gB ~0@[\7  
{ Goc?HR  
  switch (audioType.ToLower()) w^ OB  
  { 096Yd=3h  
    case ("mp3"): |q 8N$m  
        MP3 m = new MP3(); aidQ,(PDj  
    m.Play(); "bDj 00nwh  
    break; }]PHE(}7  
    case ("wav"): Kvo&_:  
    WAV w = new WAV(); 1^2Q`~,g  
w.Play(); HZZZ [km  
    break;       P.5l9N s(O  
  } =4co$oD}  
}   |/^S%t6*  
  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。 ;>f\fhi'  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) > *VvV/UU  
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。 ]wdE :k,D  
public class AudioMedia y`j=(|DV  
{ vq^';<Wh.  
public void Play() *i^$xjOa  
{ _^NaP  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 6% ofS8 [  
} $Seh4  
} @+H0D"  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 l EzN   
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: zfv@<'  
public abstract class AudioMedia L!zdrCM  
{ VQ| {Q}  
public abstract void Play(); /\b* oPWJ  
} Zfcf?&><  
@$n $f  
public class MP3:AudioMedia j&_>_*.y  
{ }`Ya;  
public override void Play() rU&Y/  
{ =CRptk6tS  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); b<~-s sL7a  
} bTmhz  
} nEd "~  
ThgJ '  
public class WAV:AudioMedia G^#>HE|  
{ ?z#*eoPr  
public override void Play() Fd\uTxykp  
{ ]6[+tpx  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 3CjixXaA$  
} RuIBOo\XL7  
} 1' U  
H.4ISmXU  
public class MediaPlayer ?L7DVwVa,I  
{   2=n`z) R  
  //根据需要完成任务的单向分派 3PZ(Kn<  
public void Play(AudioMedia media) 1h?ve,$  
{   un_NBv}  
  media.Play(); ZxSFElDD]E  
} J ( d[05x0  
} Ih|4ISI  
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)。 [)s4:V  
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。 ~Yi4?B<  
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: g^(gT  
public abstract class VideoMedia c{I]!y^!  
{ Cm)TFh6  
public abstract void Play(); n19A>,m  
} 8Iw)]}T'  
{+hABusq  
public class RM:VideoMedia .=J- !{z  
{ o cW~I3  
public override void Play() FEu"b@v  
{ SfC* ZM}<  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ||QK)$"  
} O}Pqbx&  
} )5~T%_  
;9mRumLG"  
public class MPEG:VideoMedia #<b\BqYG  
{ 5)T[ha77u  
public override void Play() [;Lgbgt3f  
{ V<S6 a  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); G&^8)S@1  
} <i</pA  
} !>> A@3  
mu{C>w_Rz  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 mI,lW|/l,  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: /\-}-"dm  
y!P!Fif'  
public interface IMedia SR?mSpq5  
{ iSezrN  
void Play(); d; YKw1  
} Slg *[r#  
n({%|O<|  
public abstract class AudioMedia:IMedia b.RU%Y#>\  
{ 6c-3+,Y"#  
public abstract void Play(); ?[zw5fUDS  
} AF"7 _  
6_KvS  
public abstract class VideoMedia:IMedia {:!>Y1w>  
{ gR# k'   
public abstract void Play(); M9R'ONYAa  
} Eqz|eS*6  
(JlPe)Q5  
这样再更改MediaPlayer类的代码: z+Fu{<#(  
public class MediaPlayer eZ(ThA*2=t  
{   Gm:s;w-;v  
public void Play(IMedia media) %6uZb sa  
{   4vWiOcJF!O  
  media.Play(); PB$beQ  
} !;,\HvEZYw  
} jOzXyDq  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 x;yvv3-$  
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。 &Jj|+P-lY  
  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。 Jk>vn+q8P^  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) T.;{f{  
{ ["Ts7;q9[  
IMedia media = null; Eej Lso#\  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ]#f%Dku.m  
{ lL:!d.{  
  case ("mp3"): 4E5;wH  
    media = new MP3(); M{G}-QK_.  
    break; ;X<Ez5v3  
        //其它类型略; 2sIt~ Gn  
  case ("rm"): 6WZffB{-TK  
    media = new RM(); \f^xlX3&`  
    break;   ca7Y+9< ;  
  //其它类型略; EQ~<NzRp=  
} %50)?J=zB  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ?j/FYi  
player.Play(media); |8CxMs  
} %Hd[,duwO  
Ez|NQ:o  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 3JQ7Cc>  
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。 xtP:Q9!N  
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。 zw15r" R  
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。 ' 4i8&p`/  
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: Cwls e-  
public interface IMediaFactory P*iC#w]m  
{ G8+&fn6  
IMedia CreateMedia(); G3^<l0?S  
} >eG<N@13p  
v2rO>NY4  
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: $aJ6i7C,j}  
public class MP3Factory:IMediaFactory L$_%T  
{ <<?32r~  
public IMedia CreateMedia() o=7,U/{D!  
{ 6 ScB:8M  
  return new MP3(); GB Yy^wjU  
} ph5{i2U0  
} Y|r7gy9%  
//其它工厂略; /.7RWy`  
$L0sBW&  
public class RMFactory:IMediaFactory I m I$~q'  
{ 8k-]u3  
public IMedia CreateMedia() I?PqWG!O  
{ EB!ne)X  
  return new RM(); nX3?7"v  
} ?lD)J?j  
} ;&CLb`<y  
//其它工厂略; g?"QahH G  
$k0(iFzR1  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 hJxL|5Uo  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: Mw RLv,&"  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) *h0D,O"0  
{ RN-gZ{AW  
IMediaFactory factory = null; 1i$VX|r  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 7\%JJw6h  
{ %f&Y=  
  //音频媒体 HBe*wkPd  
  case ("mp3"): Sk+XBX(}  
    factory = new MP3Factory(); axUj3J>  
    break; ow9a^|@a  
  //视频媒体 !@Qk=Xkg  
case ("rm"): ^wBlQmW7J  
    factory = new RMFactory(); _-({MX[3k<  
    break;   ;dUKFdKH}  
  //其他类型略; G!$~'o%/  
} 3ArHaAv{y  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); _N|%i J5  
player.Play(factory.CreateMedia()); Ga02Zk  
} #<[&Lw  
!0?o3,of-  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 ^7+;XUyg  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: fdK E1,;  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +_fFRyu>  
{ #d,)Qe[  
IMediaFactory factory = null; }~zDcj_  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) )/ 'WboL  
{     td7(444]  
  case ("mp3"): %z@ Z^Jv  
    factory = new MP3Factory(); b3-j2`#  
    break; +7w5m  
    //其他类型略; rZdOU?U  
  case ("rm"): })^eaLBR4  
    factory = new RMFactory(); 5]I)qij q  
    break;   WeRDaG  
  //其他类型略; #d$z W4ur2  
} W;I{4ed6  
IMedia media = factory.CreateMedia(); gNP1UH4m  
media.Play(); Z(|$[GZP[  
} 1+$F= M~  
k"cMAu.  
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。 I[|Y 2i  
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。 btEyvqs~X  
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。 D^O[_/i&  
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: %" bI2  
&2u |7U.  
<appSettings> b 3Q6-  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 2{=D)aC$f  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> =5Db^  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ~_JfI7={Jn  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> PI%l  
</appSettings> 9k71h`5  
`{{6vb^g  
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: UZs '[pm)  
private void InitMediaType() Jkj7ty.J  
{ kl:/PM^  
cbbMediaType.Items.Clear(); Ywhhs }f  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) qX\85dPn@}  
{ >gzM-d  
    cbbMediaType.Item.Add(key); [?7QmZK  
} m   uO.  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; {2:baoG-  
} ?aTH<  
nD/B :0'  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 5PeYQ-B|  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) WMC^G2 n  
{ 3_  J'+  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); p35)K5V  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); _@>*]g  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ]'xci"qV`  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, gBV4IQ  
factoryDllName).Unwrap(); GEy7Vb)  
IMedia media = factory.CreateMedia(); cwvJH&%0  
media.Play(); 5lHt~hB\  
} a({Rb?b  
wwdmz;0S  
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。 kIS )*_  
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: DI8I'c-P  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 gWU#NRRc  
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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