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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) i_MDLS>-  
]`MRH[{  
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。 { "/@,!9rJ  
一、传统过程化设计思想 ;{>z\6N  
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: gAE}3//  
public class MediaPlayer P"- ,^?6  
{   X \h]N  
private void PlayMp3() Bp}<H<@  
{ 9 Hm!B )Y  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); UZ<!(g.  
} IlwY5iL  
4Q$\hO3b  
private void PlayWav() F Hv|6zUX  
{ `T-(g1:9  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); @A)gsDt9A  
} 5!?><{k=%  
6Up,B=sX0  
public void Play(string audioType) w_9:gprf  
{   }g3)z%Xe'[  
  switch (audioType.ToLower()) I3SLR  
  { gSP|;Gy  
    case ("mp3"): xbIxtZm  
    PlayMp3(); 2lGq6Au:  
    break; r:u5+A  
    case ("wav"): JK_sl>v.7  
    PlayWav(); zRB1V99k  
    break;       bJ9>,,D  
  }   f$P pFSY4  
} g6N{Z e Wg  
} vXyaOZ  
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。 A }dl@  
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。 ;'nu9FU*O  
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! ?bbguwo~F  
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。 IH{g-#U  
二、面向对象设计思想 dLv\H&  
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! = uOFaZ4  
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: 0`_Gj{:L  
public class MP3 75{QBlf<  
{ W$,c]/u|  
public void Play() ')go/y`YK  
{ )(,+o  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Pj+XKDV]T  
} p#3P`I>ZrT  
} &!~q#w1W-5  
e`Yx]3;u(  
public class WAV )u<sEF  
{ aG,N>0k8  
public void Play() NK d8XQ=%  
{ #A?U_32z/2  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); [ h%ci3  
} *!Xhy87%Z)  
}  37{mhU  
\p.ku%{  
Public class MediaPlayer $NqT ={!  
{ MvObx'+  
  switch (audioType.ToLower()) V" I+E  
  { QarA.Ne~  
    case ("mp3"): Al 0zL  
        MP3 m = new MP3(); 3pm;?6i6  
    m.Play(); " >;},$  
    break; #Jg )HU9  
    case ("wav"): A`IE8@&Z'  
    WAV w = new WAV(); !30BZM^  
w.Play(); K47W7zR  
    break;       (]rtBeT  
  } %<K`d  
}   eja_+`cJ  
  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。 z$;z&X$j  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) ~g)gXPjke  
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。 I lvjS^j  
public class AudioMedia <0pBu7a  
{ y&B~UeB:q  
public void Play() i9W@$I,f  
{ a&|aK+^8;  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); entO"~*EX  
} C 2FewsRz  
} s4t>/.;x  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 :rwF5  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: oT.g@kf=H  
public abstract class AudioMedia WM:we*k8h  
{ l3-;z)SgH  
public abstract void Play(); k.?b2]@$  
} S_aml  
>OmY  
public class MP3:AudioMedia YWjw`,EA(  
{ $Y 7q2  
public override void Play() HLa|yc B%  
{ ,M5J~Ga  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); T+RfMEdr  
} KZJ;O7'`  
} aw {?UvL&  
]uj6-0q){W  
public class WAV:AudioMedia ho;Km  
{ sZ7{_}B  
public override void Play() X5'foFE'  
{ V#=o<  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); A F>!:  
} mRFcZ.7  
}  g&#.zJ[-  
Sr/"'w;  
public class MediaPlayer QVm3(;&'  
{   {088j?[hzk  
  //根据需要完成任务的单向分派 vEOoG>'Zq  
public void Play(AudioMedia media) 0k0 y'1SL  
{   G)M9to  
  media.Play(); Jah~h44&  
} *h$Z:p-g  
} aB+Ux< -  
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)。 PJsiT4<  
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。 },e f(  
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: s=#3f3  
public abstract class VideoMedia CUaI66  
{ 7xz|u\?_2  
public abstract void Play(); sJ{NbN~`I  
} C1Slx !}  
<9B\('  
public class RM:VideoMedia hj4Kv  
{ u+~Ta  
public override void Play() p{[Ol  
{ D<]z.33  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); -P^ 6b(  
} nPD5/xW  
} rB~x]5TH  
6$lj$8\  
public class MPEG:VideoMedia 4&2aJ_ 2 y  
{ :"#EQq]ct  
public override void Play() AbC /  
{ @or&GcQ*  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); wWQv]c%  
} SoI"a^fY  
} Kzfa4C  
#%rXDGDS  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 rp (nGiI  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: c~K^ooS-  
PTXy:>]M  
public interface IMedia TL U^ad#9E  
{ p'fU}B1  
void Play(); DP6M4  
} 8A~5@  
%+ynrg-  
public abstract class AudioMedia:IMedia _pnJ/YE  
{ 3.Oc8(N^}  
public abstract void Play(); Ph'*s{   
} ~q 0)+'  
=X'i^Q  
public abstract class VideoMedia:IMedia JBo/<W#|  
{ rhGHR5 g  
public abstract void Play(); |[7xTD  
} \cP\I5IW:s  
>gtKyn]  
这样再更改MediaPlayer类的代码: T \5 5uQ  
public class MediaPlayer 2;VggPpT  
{   Z?kLAhy!  
public void Play(IMedia media) C: @T5m  
{   t9685s  
  media.Play(); tIR"y:U+  
} NpG5$?  
} ],YIEOx6  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 -K9bC3H  
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。 p,.+i[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。 ^p ?O1qTg  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 7{e0^V,\k  
{ z|; 7;TwA  
IMedia media = null; BFmd`#{l  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Dm?>U1{   
{ rV>/:FG  
  case ("mp3"): fgVeB;k|  
    media = new MP3(); D<B/oSy  
    break; NHG+l)y:  
        //其它类型略; vtM!?#  
  case ("rm"): g .ty#Z=:  
    media = new RM(); R}'kF63u*  
    break;   9tvLj5~  
  //其它类型略; [XK Ke  
} TR/'L!EE  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); {%.FIw k  
player.Play(media); f0]8/)  
} c%9wI*l  
o7' cC?u  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 !*_5 B'  
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<c~ '?YzO  
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。 Bt[OGa(q  
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。 &(UVS0=Dp,  
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: K<'L7>s3lA  
public interface IMediaFactory u4*7 n-(  
{ RG1~)5AL~Y  
IMedia CreateMedia(); {KYbsD  
} !{tkv4  
,y@`wq>O  
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: >Ng7q?h   
public class MP3Factory:IMediaFactory a "uO0LOb  
{ gmkD'CX*A  
public IMedia CreateMedia() )y&}c7xW  
{ \' (_r  
  return new MP3(); {Bk9]:'$5  
} H-$)@  
} g"gh2#!D  
//其它工厂略; iLiEh2%P  
ICwhqH&  
public class RMFactory:IMediaFactory jsL\{I^>  
{ HL-zuZa`Ju  
public IMedia CreateMedia() 9N5ptdP.d  
{ gU1E6V-Jm  
  return new RM(); -S5M>W.Qb{  
} vX|ZPn#  
} # ~SuL3  
//其它工厂略; HH =sq  
q y"VrR  
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。 D.elE:  
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: `vs= CYs  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) fZ!fwg$  
{ VU6nu4   
IMediaFactory factory = null; ^c",!Lp}{  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) A??(}F L  
{ [!9 dA.tF  
  //音频媒体 +NL^/y<;  
  case ("mp3"): Qwl=/<p1  
    factory = new MP3Factory(); <8Y;9N|94!  
    break; "e.QiK  
  //视频媒体 8Yfg@"Tn  
case ("rm"): " '/:Tp)  
    factory = new RMFactory(); ljg2P5  
    break;   ;O` \rP5w  
  //其他类型略; [C 1o9c!  
} ^M36=~j  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 'ap<]mf2  
player.Play(factory.CreateMedia()); rF C6"_  
} S0?4}7`A  
J-C3k`%O  
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。 \7M+0Ul1  
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: ` QC  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) *{/ ww9fT  
{ v_-S#(  
IMediaFactory factory = null; wBlfQ w-N  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) {*WJ"9ujp]  
{     \z>Re$:  
  case ("mp3"): q0|u vt"  
    factory = new MP3Factory(); *K#7,*Oz  
    break; r~ gjn`W  
    //其他类型略; e45gjjts  
  case ("rm"): -WiOs;2~/  
    factory = new RMFactory(); YNV!(>\GE  
    break;   py#`  
  //其他类型略; nd)Z0%xo  
} h!# (.P  
IMedia media = factory.CreateMedia(); {;.q?mj  
media.Play(); ).aQ}G wx^  
} h_Ky2IB$  
Uawf,57v<  
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。 3k)W0]:|<  
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。 zO#{qF+~;  
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。 v^;-w~?3  
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: a#H2H`%  
-<rQOPH%  
<appSettings> Nu !(7  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> !9GJ9ZEXM  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> c`:hEQs  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 7w}D2|+  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> x:'M\c7  
</appSettings> ~3k& =3d]  
l|#WQXs*c{  
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: OU)~ 02|\  
private void InitMediaType() gp07I{0~m  
{ v @zpF)|  
cbbMediaType.Items.Clear(); "E`;8SZa  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) %ux%=@%  
{ QoZ7l]^  
    cbbMediaType.Item.Add(key); -dX{ R_*  
} |Z%I3-z_DS  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Xk#"rM< Y  
} @\-i3EhR  
l#7].-/  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: G dZ_  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) z@!zQ Vp  
{ 4o,%}bo&  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); >7@kwj-f)  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); $Pa7B]A,Ae  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; a*4"j2j v  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 3$Ecq|4J:  
factoryDllName).Unwrap(); ~ou1{NS  
IMedia media = factory.CreateMedia(); kOfq6[JC  
media.Play(); w k1O*_76  
} !eb} jL  
P'o:Vhm_H  
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。 cG|)z<Z  
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: \BB(0Ah+t  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 !3~VoNh,  
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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