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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) ex9g?*Q  
%D}kD6=  
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。 |w1Bq  
一、传统过程化设计思想 FR4QUk  
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: }`QUHIF  
public class MediaPlayer JG!mc7  
{   `maKN\;  
private void PlayMp3() ,+vy,<e&  
{ R_ ,UMt  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Ug t.&IA  
} K'Tm_"[u  
kmsb hYM)  
private void PlayWav() I{9QeR I  
{ >WQMqQ^t@  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); NI}yVV  
} &<5zqsNJ\a  
wh\}d4gN  
public void Play(string audioType) Ng>5?F^v  
{   YY((V@|K  
  switch (audioType.ToLower()) 7BjJhs  
  { >:S?Mnv6  
    case ("mp3"): ZaDyg"Tw+  
    PlayMp3(); # 448-8x  
    break; C]eSizS.  
    case ("wav"): 4Lh!8g=/  
    PlayWav(); [.8BTj1%  
    break;       %C'?@,7C  
  }   YpZ+n*&+  
} W5lR0)~#*  
} H*QIB_  
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。 #!qm ZN  
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。 c~$)UND^  
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! o]` *M|  
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。 @+M /&  
二、面向对象设计思想 KL:j?.0  
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! .TR9975  
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: {M$1N5Eh  
public class MP3 !M]uL&:  
{ `H_3Uc  
public void Play() $L>@Ed<  
{ >#;.n(y  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ?WUA`/[z  
} c74.< @w  
} 6C^ D#.S  
m )zUU  
public class WAV -MO#]K3<  
{ +EAsW(F1  
public void Play() @ ZwvBH  
{ =wHVsdNCN  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Zq|I,l0+E  
} wd^':  
} eV"h0_ox  
VT%NO'0  
Public class MediaPlayer )uIe&B  
{ ?)?Ng}  
  switch (audioType.ToLower()) GT!M[*[  
  { /y#f3r+*2  
    case ("mp3"): =Z3F1Cq?  
        MP3 m = new MP3(); f ue(UMF~  
    m.Play(); 0r] t`{H  
    break; }6}l7x  
    case ("wav"): E7 Ul;d  
    WAV w = new WAV(); '&R2U_  
w.Play(); OU(8V^.  
    break;       s1$nvTzBr  
  } u+e{Mim  
}   Uq,^Wy  
  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。 }wjw:M  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Mzw<{*:r  
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。 cAqLE\h  
public class AudioMedia vq0Tk bzs  
{ 2dcV"lY  
public void Play()  E`0?  
{ C8:f_mJU  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); r1m]HFN  
} ]z;I _-  
} /?'FE 7Y  
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)。 #7 $ H  
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: mh{d8<Q2  
public abstract class AudioMedia $Sx'sA2  
{ R)( T^V`{  
public abstract void Play(); |=ba9&q  
} ufZDF=$7  
7P5)Z-K[  
public class MP3:AudioMedia VT`^W Hu  
{ F>6|3bOR  
public override void Play() b:m88AG  
{ gNrjo=  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); UiP"Ixg6  
} o.g V4%  
} f#"J]p  
GL0L!="!  
public class WAV:AudioMedia bMu+TgAT,  
{ vHc%z$-d  
public override void Play() @#>rYAb8,  
{ SC!RbW@3  
  MessageBox.Show("Play the wav file.");  #ut  
} ]e^&aR5f"  
} Jk11fn;\>  
J T7nG.9  
public class MediaPlayer qu@~g cE  
{   rjAn@!|:+  
  //根据需要完成任务的单向分派 T#Z^s~7&I  
public void Play(AudioMedia media) o5O#vW2Il&  
{   (k)v!O-  
  media.Play(); ww3-^v  
} 9Cp-qA%t  
} ;_I8^?d  
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)。 S-b/S5  
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。 EIAc@$4  
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: TR`U-= jH,  
public abstract class VideoMedia SrJGTuXg  
{ -%CP@dAk  
public abstract void Play(); tBWrL{xLe  
} P[ck84F/  
P {jbl!UD7  
public class RM:VideoMedia {.|CdqwY  
{ XS{Qnx_#  
public override void Play() B eo@K|3GN  
{ Tc:)- z[o  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); P%VSAh\|n  
} ({)+3]x  
} mb3"U"ohs  
|4z IfAO  
public class MPEG:VideoMedia cn3\kT*  
{ 'n]w"]|  
public override void Play() jo@6?( *4  
{ ~?Pw& K2  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 2tEkj=fA-  
} [Ek7b *  
} I)[DTCJ~  
aCj&O:]=  
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。 :#ik. D  
  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: nEy&>z  
,HV(l+k {|  
public interface IMedia 5`  ~JPt  
{ Yn Mvl  
void Play(); RJ&RTo  
} lh7#t#  
?4&e;83_#y  
public abstract class AudioMedia:IMedia (OL4Ex']  
{ MK~8}x2K  
public abstract void Play(); $6 9&O  
} %E>Aw>] v  
wo/\]5  
public abstract class VideoMedia:IMedia }?i0  I  
{ 9T9!kb  
public abstract void Play(); 5 PJhEB  
}  A,<E\  
iy!=6  
这样再更改MediaPlayer类的代码: n'LrQU  
public class MediaPlayer Uz8ff  
{   #A/  
public void Play(IMedia media)  'KL0@l  
{   o[w:1q7  
  media.Play(); -f^tE,-  
} 6l x>>J!H  
} eJ-xsH*8  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 p)-^;=<B3  
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。 ,^< R{{{-A  
  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。 & h)yro  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ED( Sg  
{ ..5CC;B  
IMedia media = null; +GN(Ug'R  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ]Q1yNtN  
{ _< V)-Y  
  case ("mp3"): F~W6Bp^W  
    media = new MP3(); ueWEc^_>  
    break; 3(N$nsi  
        //其它类型略; NwvC[4  
  case ("rm"): ,/2Vt/lt  
    media = new RM(); RSRS wkC  
    break;   An0|[uWH  
  //其它类型略; 4k1xy##  
} J!(<y(l  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); rXP,\ ]r+  
player.Play(media); AV]2 euyn  
} my1@41 H  
l|[N42+  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 *:7rdzn  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 v!-pSa)3  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 q YQl,w  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 !9e=_mY  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: ~G&dqw/.-U  
public interface IMediaFactory `/+>a8  
{ %aCqi(.7  
IMedia CreateMedia(); i1d'nxk6  
} EME|k{W  
]s'as9s9  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: Q3~H{)[Kq  
public class MP3Factory:IMediaFactory a58H9w"u)  
{ fTec  
public IMedia CreateMedia() 9W5lSX#^;  
{ *N<]Xy @  
  return new MP3(); ,ZNq,$j  
} ;igIZ$&  
} c)85=T6*aA  
//其它工厂略; sl l\g  
]F~dlH1Wp  
public class RMFactory:IMediaFactory %[TR^Th6  
{ :3Ox~o  
public IMedia CreateMedia() |HQW0  
{ M|h3Wt~7  
  return new RM(); !f [_+CD  
} @,+5y\]C  
} PC8Q"O  
//其它工厂略; (ZZ8L-s  
>+1duAC  
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。 cV6D<,)  
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: ED gag  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) .`eN8Dl1  
{ h[Y1?ln&h  
IMediaFactory factory = null;  kDioD  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) bAqA1y3=  
{ .L~AL|2_  
  //音频媒体 2%m BK  
  case ("mp3"): 2/^3WY1U  
    factory = new MP3Factory(); DyQy^G'%l  
    break; C,r;VyW6BI  
  //视频媒体 <%eG:n,#  
case ("rm"): U8?mc  
    factory = new RMFactory(); (L&d!$,Dv  
    break;   [z{1*Xc  
  //其他类型略; {!L~@r  
} 9Y9GwL]T  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); :5<UkN)R(  
player.Play(factory.CreateMedia()); #;yZ  
} =; Ff4aF  
N4!O.POP  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 x 9fip-  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: 6 H$FhJF  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) -Q*gW2KmV  
{ O^ yG?b  
IMediaFactory factory = null; <]2wn  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) l ymCH  
{     u6JM]kR  
  case ("mp3"): V)25$aKW7  
    factory = new MP3Factory(); }Sv:`9=  
    break; wc4=VC"y  
    //其他类型略; /J;Kn]5e  
  case ("rm"): GD$l| |8  
    factory = new RMFactory(); ON(kt3.h  
    break;    qX{+oy5  
  //其他类型略; F JyT+  
} 5 7c8xk[.2  
IMedia media = factory.CreateMedia(); q/,O\,  
media.Play(); X \/#@T  
} NBGH_6DROw  
e\L8oOk#r  
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。 YOO+R{4(  
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。 ?e 4/p  
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。 }|=|s f  
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: F)eelPZ+,  
4V`G,W4^J  
<appSettings> G"t5nHY\.  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> a:w#s}bL  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> &^jXEz;  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ` Sz}`+E  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> G 3ptx! D  
</appSettings> 9%9#_?RW  
bk[!8- b/a  
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: NzvXN1_%  
private void InitMediaType() k<?b(&`J  
{ dy[X3jQB  
cbbMediaType.Items.Clear(); (sZ"iGn%  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) (4nq>;$3  
{ ckCE1e>s  
    cbbMediaType.Item.Add(key); D0f]$  
} J|73.&B  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; >hIu2jm  
} M_DwUS 1?  
abVmkdP_s  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: R:qW;n%AF  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (E1~H0^  
{ |FRg\#kf%  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); v]UwJz3<  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); (T oUgVW1N  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; Ny/MJ#Lq  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Q7CsJzk~)  
factoryDllName).Unwrap(); dM@1l1h/  
IMedia media = factory.CreateMedia(); J{G?-+`  
media.Play(); @H8EWTZ  
} d<Tc7vg4|U  
{' H(g[k  
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。 \  Cj7k^  
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: f|g g  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 Y'X%Aw;`  
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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