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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) fj 4^VXD  
ACjf\4Q  
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。 b>~RSO*  
一、传统过程化设计思想 2 [!Mx&^  
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: HXJ9xkrr  
public class MediaPlayer f]d!hz!  
{   !Zbesp KZ  
private void PlayMp3() d `j?7Z  
{ ); 6,H.v  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _1jw=5^P\i  
} 8,o17}NY,  
{@r*+~C3  
private void PlayWav() "]t>ZT:OJ  
{ agd)ag4"[u  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); qi+&|80T.  
} 16@);Ot  
bj"z8kP  
public void Play(string audioType) 2[dIOb4b  
{   aQcN&UA@  
  switch (audioType.ToLower()) $Kq<W{H3ut  
  { ,.g}W~S)  
    case ("mp3"): Q-zdJt  
    PlayMp3(); >$ F:*lO  
    break; +zRh fIJHH  
    case ("wav"): V2yveNz\7  
    PlayWav(); ;o$;Z4:.D  
    break;       4^O w^7N?  
  }   8mgQu]>  
} 4YJ=q% G  
} aed+C:N  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 ygvzdYd  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 p,n\__  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! 3$"/>g/  
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。 _@E "7<\  
二、面向对象设计思想 V_;9TC  
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! Q#WE|,a  
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: 3 Lje<KzL  
public class MP3 w3#`1T`N  
{  #[ :w  
public void Play() s#lto0b"8  
{ 'XTs -=  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); iMWW%@U^=  
} m4gU*?  
} 8U^D(jrz  
Lp~^*j(  
public class WAV l(Cf7o!  
{ \|Qb[{<:,  
public void Play() 8D2yR#3  
{ G&o64W;-s  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); lcig7%  
} M5Wl3tZL  
} <bdyAUeFw  
Wg(bD,  
Public class MediaPlayer &r:m&?!|VQ  
{ Qcgu`]7}  
  switch (audioType.ToLower()) bm}+}CJ@#0  
  { & zgPN8u  
    case ("mp3"): sPpS~wk*  
        MP3 m = new MP3(); %FlA ":W  
    m.Play(); QV/";A3k  
    break; =xBT>h;  
    case ("wav"): J"bD\%  
    WAV w = new WAV(); vfXJYw+6_  
w.Play(); =yh3Nd:u  
    break;       QSmJ`Bm  
  } x(vai1CrdH  
}   ! o^Ic`FhS  
  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。 \ 522,n`  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) -,/3"}<^78  
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。 L *{QjH  
public class AudioMedia `r]TA]D R  
{ eKJ:?Lxv;  
public void Play() fM{1Os  
{ gV.f*E1C  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 1uC;$Aj6:  
} #gI&lO*\gr  
} IM$0#2\  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 WQ.i$ID/  
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: A: c]1  
public abstract class AudioMedia |1i]L@&  
{ xDLMPo&  
public abstract void Play(); !^1[ s@1  
} ,$BgR2^  
#~1wv^  
public class MP3:AudioMedia (s Jq;Z  
{ vu ?3$  
public override void Play() *) } :l  
{ R|H[lbw  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Y.9~Bo<<r  
} yP%o0n/"x  
} 9iK&f\#5H  
94+/wzWvi  
public class WAV:AudioMedia ,wlbIl~  
{ pEkOSG  
public override void Play() a! ?.F_T9A  
{ T aEt  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); v}&#f&q!  
} [5!'ykZ  
} v#-E~;C cC  
$mD>r x  
public class MediaPlayer 2pjW,I!`  
{   m'SmN{(t  
  //根据需要完成任务的单向分派 /4^G34  
public void Play(AudioMedia media) >j) w\i  
{   FXeV6zfrE  
  media.Play(); m]1!-`(*  
} fPOEVmj<  
} {:3.27jQ  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 R|$[U  
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。  XL&hs+Y  
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: Vk WO}  
public abstract class VideoMedia [\88@B=jXP  
{ QP+c?ct}hF  
public abstract void Play(); 6mi$.' qP  
} T ^N L:78  
)F +nSV;  
public class RM:VideoMedia ,7t3>9 -M"  
{ ,zG<7~m  
public override void Play() Q5hb0O%a  
{ Ew>~a8! Fq  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ~c!Rx'  
} <8g=BWA  
} ^g70AqUc  
wInY7u Bd!  
public class MPEG:VideoMedia Zo'/^S  
{ m; 1'u;  
public override void Play() I Jqv w  
{ gH5CB%)  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); Xm%iPrl D  
} B'<!k7Ewy  
} )\D2\1e(c  
DgC3 > yL  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 ]NbX`'  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: E]\D>[0O  
Z@;jIH4 (  
public interface IMedia 7[4_+Q:}  
{ BXNI(7xi  
void Play(); HE*7\"9  
} +:fqL  
,tcP=f dk]  
public abstract class AudioMedia:IMedia 7WgIhQ~  
{ JL?Cnk$!  
public abstract void Play(); Tt{U"EFO  
} &fCP2]hj'  
-l\~p4U  
public abstract class VideoMedia:IMedia fS5GICx8R  
{ bK!,Pc<  
public abstract void Play(); :!(YEF#}  
} N[0 xqQ  
S&5Q~}{,  
这样再更改MediaPlayer类的代码: L[CU  
public class MediaPlayer AGl|>f)  
{   ;,<r|.6U  
public void Play(IMedia media) I/mvQxp  
{   j#7wyi5q  
  media.Play(); m$7x#8gF  
} kuWK/6l4  
} c:3@[nF~  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 wy,Jw3  
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。 f<g>dQlE  
  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。 l.XknF  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) \R6;Fef  
{ _Wm(/ +G_|  
IMedia media = null; p.@0=)  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) mGt\7&`  
{ 0q:(-z\S4  
  case ("mp3"): !S~,> ,yd  
    media = new MP3(); }5fU7&jA;3  
    break; 0\? _ lT2  
        //其它类型略; 8T8pAs0 p  
  case ("rm"): LN@lrC7X  
    media = new RM(); ]jHgo](%  
    break;   fn1 ?Qp|  
  //其它类型略; L{cK^ ,  
} 8W19#?7>B  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); !T<z'zZU  
player.Play(media); +L^A:}L(  
} pi^^L@@ d  
?l6>6a7  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 HF*j`}  
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。 }s`jl` `PM  
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。 C_;HaQiu  
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。 &Pmc"9Rl  
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: :*mA,2s  
public interface IMediaFactory 80{#bb  
{ P]!LN\[  
IMedia CreateMedia(); k)N2 +/  
} y3&Tv  
a"`g"ZRx  
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: =giM@MV  
public class MP3Factory:IMediaFactory [ea6dv4p  
{ S% JNxT7'  
public IMedia CreateMedia() XX]5T`D  
{ t` }20=I+  
  return new MP3(); }u(d'9u  
} )z]q"s5 Y  
} anHBy SI3  
//其它工厂略; B'G*y2UnG  
91-P)%?  
public class RMFactory:IMediaFactory 3v9gb,)y\  
{ 5en [)3E  
public IMedia CreateMedia() Y0/jH2n  
{ '#cT4_D^lI  
  return new RM(); qPFG+~\c  
} ~[ d=s  
} #JJp:S~`   
//其它工厂略; "/4s8.dw+u  
!A'`uf4u  
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。 F<PWBs%  
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: p/\$P=  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 6 . +[ z  
{ dD/29b(  
IMediaFactory factory = null; c8k6(#\  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) jjS{q,bo  
{ 2x<Qt2"  
  //音频媒体 iF#}t(CrH  
  case ("mp3"): %\(y8QV  
    factory = new MP3Factory(); $I}Hk^X  
    break; \3n{w   
  //视频媒体 68&6J's;  
case ("rm"): {V]Qwz)1  
    factory = new RMFactory(); %{N$1ht^  
    break;   (ybtXoQs  
  //其他类型略; ?)Czl4J  
} V e$5w}a4  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); }}sRTW  
player.Play(factory.CreateMedia()); 877EKvsiC  
} +E q~X=x  
"Cyo<|  
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。 @yU!sE:  
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: wzHjEW  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) `_J^g&y~  
{ y~]I Vl"  
IMediaFactory factory = null; Y^c,mK^  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) !^>LOH>j  
{     #q~3c;ec  
  case ("mp3"): *O(/UVuD\  
    factory = new MP3Factory(); 9I`Mm}v@  
    break; s3MMICRT.  
    //其他类型略; E]u'MX  
  case ("rm"): gCk y(4  
    factory = new RMFactory(); dbMu6Bm\G  
    break;   X YNUss  
  //其他类型略; RAg|V:/M  
} [}9XHhY1O=  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 9Th32}H  
media.Play(); /c_kj2& ]9  
} i">z8?qF  
g9([3pV,  
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。 e~t}z_>F  
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。 }QWTPRn  
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。 L!8 -:)0b  
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: qSpa4W[  
6uCk0 B|  
<appSettings> Kbz7  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" />  z~}StCH(  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> =XacG}_  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Mk'n~.mb  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> GqIvvnw@f  
</appSettings> _M"$5 T  
8H 3!; ]  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: g6@NPQ  
private void InitMediaType() 7G>0,'XC  
{ os(Jr!p_=  
cbbMediaType.Items.Clear(); r.a9W? (E  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) Cb@S </b  
{ _} X`t8Lh  
    cbbMediaType.Item.Add(key); _A)_K;cz  
} < ;%q  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 4ye`;hXy  
} Hz3 S^o7  
U&w 5&W{F}  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 6XOpB^@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) -9H!j4]T?  
{ 3'sWlhf;  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); AG$-U2ap  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ,syA()  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ;8;~C "  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, <_sT]?N #  
factoryDllName).Unwrap(); *nsnX/e(-  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 2LxVt@_R!%  
media.Play(); ~kj(s>xP  
} vY0V{u?J  
o. V0iS]  
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。 )Py+jc.  
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: E9Xk8w'+  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 r;%zG Fp  
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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