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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) B{^o}:e  
?>SC:{(  
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。 n7>CK?25  
一、传统过程化设计思想 6r4o47_t8#  
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: S-&[Tp+N  
public class MediaPlayer q-P$ \":  
{   uDJi2,|n  
private void PlayMp3() ~3< Li}W  
{ {p&L wTnf  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  ^AS*X2y  
} :biM}L  
}u8o*P|,  
private void PlayWav() St}j^i  
{ k\W%^Z  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ,iY/\ U''  
} ~0aWjMc(>  
]:m>pI*z.  
public void Play(string audioType) d~1Nct$:  
{   |-GmWSK_  
  switch (audioType.ToLower()) mZDL=p  
  { 6Y<'Lyg/  
    case ("mp3"): _R-[*ucq  
    PlayMp3(); L5=Tj4`  
    break; (;T$[ru`  
    case ("wav"): !{tkv4  
    PlayWav(); ,y@`wq>O  
    break;       WX$mAQDV  
  }   a "uO0LOb  
} 4)./d2/E  
} x;ym_UZ6e  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 H7bdL 8/  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 iTJSW  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! t>p!qKrE'J  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 g"gh2#!D  
二、面向对象设计思想 GInU7y904  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! teh$W<C  
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: jsL\{I^>  
public class MP3 0O+[z9  
{ YcW[BMy5h  
public void Play() gU1E6V-Jm  
{ eV$pza  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); $xqI3UaX  
} <Hw)},_*  
} %"Tn=fZIF  
R r7r5  
public class WAV Rd7[e^HSN  
{ <20rxOEnf  
public void Play() 04>dxw)8  
{ <$!^LKKzA  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Bwv@D4bii  
} 7 \)OWp  
} ej-x^G?C  
MN1 kR  
Public class MediaPlayer -{H; w=9  
{ gn"Y?IZ?  
  switch (audioType.ToLower()) 2(~Y ^_  
  { )f(.{M  
    case ("mp3"): wG6@. ;3  
        MP3 m = new MP3(); 3";Rw9  
    m.Play(); DrE +{Spm  
    break; 2K?~)q&t*  
    case ("wav"): *c'nPa$+|S  
    WAV w = new WAV(); j. UQLi&`  
w.Play(); pMZKF=  
    break;       <%WN<T{q|  
  } 8l,`~jvU!*  
}   h#a;(F4_7  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 pUtd_8  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) *PQu9>1w  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 v,z s dr"d  
public class AudioMedia %Ci`O hT  
{ Z^?1MJ:`  
public void Play() 0 ?kaXD  
{ wc z|Zy  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); pm$ZKM  
} `tZu~ n  
} bH+x `]{A  
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)。 +76{S_CZ  
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: ds@X%L;_  
public abstract class AudioMedia g=w,*68vuy  
{ A$*#n8 ,  
public abstract void Play(); O%RkU?ME  
} h'Tn&2r6  
Q|40 8EM  
public class MP3:AudioMedia X"QIH|qx-  
{ 0uX"KL]Elf  
public override void Play() sjh>i>t  
{ P(OgT/7A  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); WXz'H),R  
} S |SN3)  
} IHqY/j  
+-_71rJc.  
public class WAV:AudioMedia -"J6 |Y#8  
{ ="E^9!  
public override void Play() 3I!xa*u  
{ ,nn5LQ|l.j  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); `m2e *  
} 52+;j[ ]/O  
} !<9sOvka{  
gq9D#B  
public class MediaPlayer 1,cd[^`.  
{   Gok8:,  
  //根据需要完成任务的单向分派 ,Qvclu8r  
public void Play(AudioMedia media) ^`b&fb v  
{   Tj &PB_v1  
  media.Play(); {v&c5B~,\  
} ~F5JN^5Y  
} Q\(VQ1c  
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)。 5f+ziiZ  
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。 8#%Sq=/+M  
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: Nxk3uF^  
public abstract class VideoMedia 4o,%}bo&  
{ >:W7f2%8`  
public abstract void Play(); a[TR_ uR  
} $Pa7B]A,Ae  
uK6_HvHuy  
public class RM:VideoMedia 3f'dBn5  
{ 3$Ecq|4J:  
public override void Play() $*)??uU  
{ ^X2U A{  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); u{%gB&nC  
} Fv!zS.)`  
} rBBA`Ut@F  
 y!6+jrI  
public class MPEG:VideoMedia mHTZ:84  
{ =)Z!qjf1U  
public override void Play() f1R&Q  
{ uP,{yna(  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); {"<6'2T3  
} ml7nt 0{  
} yX:A?U  
.Z=4,m>  
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。  =[Lo9Sg  
  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: $lkd9r1   
x;H#-^LxW=  
public interface IMedia RB]K?  
{ k~|nU  
void Play(); JQVu&S  
} ^B9rt\,q  
{0(:7IY,  
public abstract class AudioMedia:IMedia ;K[ G]8  
{ S<n3wR"^  
public abstract void Play(); iG<rB-"  
} HnvE\t9`  
eF5?4??  
public abstract class VideoMedia:IMedia RusC5\BUX  
{ sA18f2  
public abstract void Play(); tT7< V{i4  
} Zf~ [4Eeb  
z`gdE0@;d3  
这样再更改MediaPlayer类的代码: QusEWq)}<  
public class MediaPlayer StUiL>9T#  
{   k;V4%O  
public void Play(IMedia media) {"33 .^=  
{   Q;O\tl  
  media.Play(); f'/@h Na3  
} s>sIji  
} z1\G,mJK  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Mwdh]I,#  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 .K![<e Z  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 .y7&!a35  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) w, 0tY=h6  
{ )"7hyW5  
IMedia media = null; KZ ezA4  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) VdpkE0  
{ K GlO;Q~7  
  case ("mp3"): iQ= %iou  
    media = new MP3(); %N)o*H&  
    break; v4L#^Jw(^p  
        //其它类型略; j=v1:E  
  case ("rm"): % '>S9Ja3  
    media = new RM(); !O$*/7  
    break;   a!"81*&4#  
  //其它类型略; )c@I|L  
} $[VeZ-  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); DM6oMT  
player.Play(media); o/I<)sa  
} fShf4G_w\  
')#E,Y%Hq  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 pL$UI3VCP  
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。 7> -y,?&  
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。 m:TS .@p  
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。 bhXH<=  
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: U*8;ZXi  
public interface IMediaFactory ? WWnt^  
{ Kq/W-VyGh  
IMedia CreateMedia(); 'e-Nt&;  
} mwFI89J'  
"Kk3#  
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: 8F0+\40  
public class MP3Factory:IMediaFactory ,hK0F3?H>  
{ lo:]r.lX{  
public IMedia CreateMedia() y(|6`  
{ Gy[;yLnX  
  return new MP3(); $Aww5G5e  
} z602(mxGg  
} JH2?^h|{  
//其它工厂略; c L*D_)?8  
ssW+'GD  
public class RMFactory:IMediaFactory W|=?-  
{ ]I"oS?  
public IMedia CreateMedia() p#.B Fy  
{ |0(Z)s,  
  return new RM(); b:7;zOtF  
} i;^ e6A>  
} LBtVK, ?  
//其它工厂略; daBu<0\  
Kzxzz6R?  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 / /qTMxn  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: Vn1kC  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) _1*EMq6  
{ c=H(*#  
IMediaFactory factory = null; VL"ZC:n)-  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) sSOI5W3A  
{ iR4CY-  
  //音频媒体 9>psQ0IRvr  
  case ("mp3"): MoA2Cp;8X  
    factory = new MP3Factory(); GFvZdP`s4  
    break; NTiJEzW}  
  //视频媒体 '6{q;Bxo  
case ("rm"): }M f}gCEW  
    factory = new RMFactory(); I"3Qdi  
    break;   ?)Lktn9%  
  //其他类型略; TJ`E/=J!  
} hC}A%_S  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ^BjwPh4Z#  
player.Play(factory.CreateMedia());  DVD}  
} ~!]FF}6  
:<%K6?'@^  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 mBc;^8I?23  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: ,KkENp_  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) wpY%"x#-+=  
{ H's67E/>*  
IMediaFactory factory = null; ~=%eOoZP;c  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) uW4G!Kw28  
{     D>c%5h  
  case ("mp3"): =(*Eh=Pw  
    factory = new MP3Factory(); ` e~/  
    break; 2Iz@lrO6  
    //其他类型略; T~Jl{(s9)  
  case ("rm"): =b,$jCv<,5  
    factory = new RMFactory(); [?W3XUJ,Y  
    break;   L3nHvKA]  
  //其他类型略; Opmb   
} jL 8&  
IMedia media = factory.CreateMedia();  AO;+XP=  
media.Play(); &X_I^*  
} ZERUvk  
{^9,Dy_D  
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。 X =S;8=N  
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。 gq[}/E0e  
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。 Rjo6Pd{d<  
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: Du$kDCU  
\ ;Hj,z\  
<appSettings> >?M:oUVDU  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> M6 AQ8~z  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> s\o </ZDo  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> gbr|0h>  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> S7wZCQe  
</appSettings> D.qbzJz  
S3hJL:3c  
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: F#4?@W  
private void InitMediaType() t K{`?NS  
{ zo@>~G3$9  
cbbMediaType.Items.Clear(); AyNl,Xyc4  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) %Iv+Y$'3B  
{ Xa<siA{  
    cbbMediaType.Item.Add(key); FlVGi3  
} I=f1kr pR  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 4OCz:t  
} Ew4DumI  
RZ|s[b U  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: @z dmB~C  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) z2!NBOv  
{ ,a$LT   
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 4s`*o/it  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); XPUH\I=  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; #k)G1Y[c  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Fxv~;o#  
factoryDllName).Unwrap(); @Z@yI2#e  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 5[I> l  
media.Play(); jSVb5P  
} .d8) *  
6JRee[  
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。 sdS<-! %u4  
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: ,PRM(n-  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 =h&DW5QC  
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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