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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) F/RV{} 17E  
FK={ %  
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。 K$' J:{yY  
一、传统过程化设计思想 I%*o7"  
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: ";",r^vr\  
public class MediaPlayer -oe&1RrdVg  
{   GXRK+RHuBi  
private void PlayMp3() 4"wuqr|o  
{ 8<?60sj  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); "PJ@Q9n__  
} |'=R`@w~0  
K-_e' )22.  
private void PlayWav() RpS'Tz}  
{ ,1F3";`n[  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); vD}y%}  
} }L@!TWR-Qu  
W/{HZ< :.  
public void Play(string audioType) +l&ZN\@0X  
{   <tgJ-rnL  
  switch (audioType.ToLower()) [al$7R&  
  { 4(  ^Ht  
    case ("mp3"): (D{9~^EO>a  
    PlayMp3(); yHk/8  
    break; )0RH"#, 2L  
    case ("wav"): pt|u?T_+  
    PlayWav(); ,uE WnZ"4  
    break;       kV6T#RVob  
  }   *]O[ZjyOY  
} t~ Q {\!  
} Cq/*/jBM  
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。 0rA&_K[#-<  
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。 s'fHh G6  
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! }r*t V)  
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。 R^fVw Dl\  
二、面向对象设计思想 )UZ 's>O  
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! NBE)DL  
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: kUn55 l  
public class MP3 eH=lX9  
{ 3MiNJi#=2  
public void Play() 2Wq)y1R<T  
{ ^B> 4:+^  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); fkyj&M/  
} JyYg)f  
} i4v7x;m_p  
[D?RL `ZF  
public class WAV x"5/1b3aq  
{ *V3}L Z  
public void Play() }N*6xr*X+  
{ i@Q)`>4  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); {&"rv<p  
} -&D~TL#  
} *w59BO&M4  
0b~5i-zM/  
Public class MediaPlayer SpjL\ p0  
{ Iz!Blk  
  switch (audioType.ToLower()) E,u@,= j  
  { L5of(gQ5]  
    case ("mp3"): \BbemCPAm  
        MP3 m = new MP3(); "f(iQI  
    m.Play(); z';p275  
    break; D*DCMMp=0  
    case ("wav"): !ZD[ $lt+  
    WAV w = new WAV(); *ukugg.  
w.Play(); BRFA%FZ,  
    break;       X9#Od9cNaC  
  } 'X"@C;q  
}   Mfuw y  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 Pfe&wA't  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) NHPpHY3^.  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 [^P25K  
public class AudioMedia ) #9/vIQ  
{ \zR{D}aS  
public void Play() #ZRQVC;b;  
{ QOcB ]G  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); G?8LYg!-  
} ePa1 @dI  
} [&j!g  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 j#9p 0[  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: ShxB!/s  
public abstract class AudioMedia |Ah26<&  
{ tB'F`HM:mq  
public abstract void Play(); %=S~[&8C  
} 4[9~g=y>  
'|G_C%,B  
public class MP3:AudioMedia /4<eI 3Z  
{ |/Am\tk#13  
public override void Play() uw&GXOzew9  
{ Gnr]qxL  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); .&T JSIx$  
} n Uz 2~z  
} q!$?G]-%  
lnEc5J@c>i  
public class WAV:AudioMedia ~}z{RE($v  
{ M4XnuFGB[w  
public override void Play() ,Si\ky7L  
{ kZBIXW,G  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ]tanvJG}'  
} nG1 mx/w  
} UsNr$MO {  
/RT3 r  
public class MediaPlayer Xl.h&x0? 8  
{   g(7htWr4  
  //根据需要完成任务的单向分派 pj6Q0h)  
public void Play(AudioMedia media) Ge8&_7  
{   xYtY}?!"  
  media.Play(); t IdH?x  
} 'sn%+oN  
} #U{^L{1Gx  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 3o%JJIn&  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 t7H2z}06=h  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: cmmH)6c>  
public abstract class VideoMedia @f{yx\u/  
{ KN'l/9.  
public abstract void Play(); Vrf2%$g  
} |qE"60&"}  
1c(1YGuH  
public class RM:VideoMedia cYF R.~p  
{ HIcx "y  
public override void Play() :=+s^K  
{ 6+_)(+ c  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); >r2m1}6g"  
} L~cswG'K  
} J/pW*G-U|  
:@I?JSi  
public class MPEG:VideoMedia mR,p?[P  
{ z1aApS  
public override void Play() WIb\+!  
{ Ro*$7j0!Hf  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 4tz8^z[Kw  
} Uq 2Uv  
} Ka1 F7b  
5@" bx=  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 6d&BN7B  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: VZ &>zF  
LDN'o1$qo  
public interface IMedia sZ{Kl\1@  
{ =iC5um:  
void Play(); [R)?93  
} Q*+@"tk<  
E j@M\  
public abstract class AudioMedia:IMedia s1<_=sfnT  
{ R|% 3JE0  
public abstract void Play(); B08q/ qi  
} f&bY=$iff  
UB@>i3  
public abstract class VideoMedia:IMedia Jvw~b\  
{ : FF:{&d  
public abstract void Play(); 'm# -)R!  
} ;Z:z'';Lm  
Sdz!J 1  
这样再更改MediaPlayer类的代码: j0L9Q|s  
public class MediaPlayer U5jY/e_  
{   6*Qn9Q%p-  
public void Play(IMedia media) 1b+ B  
{   yL^1s\<ddW  
  media.Play(); 0|9(oP/:  
} ELeR5xT  
} M. 1R]x( |  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 -N(y+~wN  
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。 :!;BOCTYI  
  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。 $74ZC M  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +?zyFb]Km  
{ EJO:3aKa  
IMedia media = null; HdGAE1eU]}  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ,G S8Gu  
{ BhJqMK>'S  
  case ("mp3"): d i`}Y&  
    media = new MP3(); =L{lt9qQz  
    break; )p4o4 aM  
        //其它类型略; a"&@G=M@d  
  case ("rm"): "tBdz V  
    media = new RM(); e2*0NT^R  
    break;   &_HSrU  
  //其它类型略; W}EI gVHs  
} #M&rmKv)g  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); @g(N!n~  
player.Play(media);  7=0uG  
} .!RBh LH_g  
PA 5ET@mD  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 I >k3X~cG  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 8s-RNA>7^  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 u{"o*udU  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 S;M'qwN  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: N*$<Kjw  
public interface IMediaFactory z{bMW^F  
{ ]|<PV5SY3.  
IMedia CreateMedia(); V:9|9$G  
} 1*S It5?4  
~;_]U[eOL  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: GeWB"(t  
public class MP3Factory:IMediaFactory E)3B)(@&P  
{ [bUM x  
public IMedia CreateMedia() }]>[FW  
{ +2O('}t  
  return new MP3(); m <IPi <  
} l <<0:~+q  
} %h=)>5-T  
//其它工厂略; kX zm  
 g2L  
public class RMFactory:IMediaFactory Nt,)5_K <  
{ p/ pVMR  
public IMedia CreateMedia() A3*ti!X<6  
{ gF^l`1f"  
  return new RM(); F#7ZR*ZB1  
} jy(,^B,]  
} B~^MhX +j  
//其它工厂略; y GT"k,a  
)|@b GEk  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 A@bWlwfl  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: x9xb4ZW  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) &{9'ylv-B)  
{ Qh%/{6(u  
IMediaFactory factory = null; U8]L3&~  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) n{d}]V@  
{ QG?7L_I  
  //音频媒体 !;{@O`j?b  
  case ("mp3"): GRCc<TM, U  
    factory = new MP3Factory(); }X$vriW  
    break; >/;\{IG Wn  
  //视频媒体 \NhCu$'  
case ("rm"): GK)3a 9;  
    factory = new RMFactory(); @k <RX'~q  
    break;   qGuz`&i  
  //其他类型略; !CtY.Lp  
} Ziu f<X{  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); %eT4Q~}5"  
player.Play(factory.CreateMedia()); F')T:;,s  
} /D`M?nD7  
sSd  
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。 j|FGb:  
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: +P/"bwv0  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Wa #,>  
{ Hj |~*kG  
IMediaFactory factory = null; V"%2Tz  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) I+D`\OSL  
{     KSIH1E  
  case ("mp3"): s=(~/p#M  
    factory = new MP3Factory(); #i-!:6sLA  
    break; m?'5*\(ST  
    //其他类型略; bR?-B>EB  
  case ("rm"): Xx[ L K  
    factory = new RMFactory(); p|,K2^?Y  
    break;   auAST;"Z8  
  //其他类型略; ><"5 VwR  
} K~<pD:s  
IMedia media = factory.CreateMedia(); $Rv}L'L  
media.Play(); ?Pw# !t  
} r/HKxXT  
s#`%c({U|  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 L$zT`1Hy  
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。 W=5+k0Q  
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。 JmrQDO_(  
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: "8ILV`[  
'[-gK n  
<appSettings> AJ2Xq*fk  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> S+ymdZ)xZ`  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> HB {-^9{E  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> +'>N]|Z  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 6R%c+ok8i  
</appSettings> YH)U nql  
I|RN/RVN  
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: =}\]i*  
private void InitMediaType() jPP aL]  
{ |(}uagfrd  
cbbMediaType.Items.Clear(); CEc& G  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) V:6#IL  
{ Tr)a6Cf  
    cbbMediaType.Item.Add(key); (6u<w#u  
} W0tBF&E"  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ^c< <I-o|  
} ?Ee?Ol?i2  
_S8]W !c  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: H|0B*i@81  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) <E$P  
{ +6*oO|   
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); lk \|EG  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); rr3NY$W  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; n]ar\f  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, VPys  
factoryDllName).Unwrap(); P0RM df  
IMedia media = factory.CreateMedia(); / Zz2=gDY  
media.Play(); $Pzvv`f*  
} wC!(STu  
a: iIfdd4'  
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。 hOfd<k\A  
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: +hY/4Tx<  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 I-kM~q_  
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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