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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) 1aTB%F  
 \*<d{gZ~  
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。 _D+J!f^  
一、传统过程化设计思想 X93!bB  
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! MWbFw|X  
public class MediaPlayer N}t 2Nu-  
{   \7'+h5a  
private void PlayMp3() 5bg s*.s  
{ - RU=z!{  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ruld B,n  
} S@/IQR  
a5 TioQ  
private void PlayWav() i,/0/?)*_  
{ NN?`"Fww  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); gp\<p-}  
} .~7FyLl$  
Kh_Lp$'0uM  
public void Play(string audioType) 2_Z ? #Y  
{   M "94#.dKK  
  switch (audioType.ToLower()) ^\S~?0^m  
  { Ug<#en  
    case ("mp3"): qO|R^De  
    PlayMp3(); !/]WrGqbS  
    break; |mw.qI|  
    case ("wav"): =UfsL%  
    PlayWav(); XSyHk"g`  
    break;       ?o|f':  
  }    e0,|Wm  
} q}?4f *WC  
} O[ef#R!  
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。 Fkd+pS\9g~  
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。 %Da1(bBh  
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! WL"^>[Vq  
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。 TtTj28 k7  
二、面向对象设计思想 j=r P:#  
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! bl&nhI)w  
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: tu66'z  
public class MP3 *(T:,PY  
{ 9eQxit7  
public void Play() dx@-/^.  
{ m()RU"WY  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); m0a?LY  
} (bH`x]h#  
} VL` z[|e @  
ia+oX~W!VR  
public class WAV HK0! P*  
{ Su/6Q$0 t  
public void Play() SSWP~ t  
{ :x4|X8>  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 2so!  
} 8b;1F Q'  
} f@|A[>"V  
6"&6 `f  
Public class MediaPlayer "ozr+:#\  
{ t^G"f;Ra+  
  switch (audioType.ToLower()) &keR~~/  
  { eEv@}1~  
    case ("mp3"): `ux{;4q  
        MP3 m = new MP3(); I7n"&{s"*  
    m.Play(); (<xfCH F5  
    break; \=ux atw  
    case ("wav"): CU@Rob}s  
    WAV w = new WAV();  VoWNW  
w.Play(); Zy?Hi`  
    break;       l:,'j@%  
  } :fZ}o|t7  
}   QLiu2U o  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 8y.wSu  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) gf &Pn  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 B][U4WJ)  
public class AudioMedia LcTt)rs f  
{ O @j} K4  
public void Play() ':3 pq2{  
{ R5 - @  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); P"IPcT%Ob%  
} %u5L!W&  
} H2jgO?l;!  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 nG'&ZjA  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: Rnr(g;2  
public abstract class AudioMedia sHt].gZ  
{ y[)>yq y  
public abstract void Play(); ?R$F)g7<  
} qzKdQ&vO  
2db3I:;E  
public class MP3:AudioMedia vZaZc}AyL  
{ U4C 9<h&  
public override void Play() 2a`o &S  
{ L\xk:j1[  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Ez fN&8E  
} KyYMfC  
} gM u"2I5  
t!W(_8j  
public class WAV:AudioMedia >_-s8t=|  
{ zuJ@E=7  
public override void Play() KWowN;  
{ @hiCI.?X  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); /'l{E  
} `(ue63AZ  
} _/-jX  
4U+xb>  
public class MediaPlayer jHE}qE~>5  
{   S >X:ZYYC  
  //根据需要完成任务的单向分派 =S+wCN  
public void Play(AudioMedia media) e.7EU  
{   IEsEdw]aZE  
  media.Play(); M/>7pZW  
} hKLCJ#T  
} +./H6!  
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)。 e,vvzs o  
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。 1PQ~jfGi  
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: nYR#  
public abstract class VideoMedia Wz49i9e+d  
{ [q) 8N  
public abstract void Play(); bMg(B-uF7  
} Ui_8)z _  
|ef7bKU8  
public class RM:VideoMedia cl=EA6P\X  
{ aQ?/%\>  
public override void Play() XHK<AO^  
{ }Jy8.<Gd^  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); A}G7l?V&  
} /Y W>*?"N  
} CrC^1K  
]@j*/IP  
public class MPEG:VideoMedia %Gz0^[+  
{ )t0$qd ]  
public override void Play() Vd,jlt.t  
{ ([\  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 0QXVW}`hz  
} "}u.v?HYz  
} qT{U(  
W=^#v  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 n$x c];j  
  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: +Mo9kC  
ov ` h  
public interface IMedia p Dx1z|@z  
{ &=Ar  
void Play(); Z &Pg"a?\  
} bH7X'%r  
jVv0ST*z  
public abstract class AudioMedia:IMedia ieDk;  
{ \r;#g{ _  
public abstract void Play(); Vwg|K|  
} L[oui,}_  
jaTh^L  
public abstract class VideoMedia:IMedia s @&`f{  
{ 'y;EhOwj,  
public abstract void Play(); sT3^hY7  
} dpAjR  
Su 586;\  
这样再更改MediaPlayer类的代码: #C~+JL  
public class MediaPlayer GY6`JWk  
{   ?*[N_'2W+  
public void Play(IMedia media) NPhhD&W_  
{   eJF5n#  
  media.Play(); 8p^bD}lN7  
} cv-PRH#  
} ?]|\4]zV  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 / ;$#d}R  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 {C 6=[  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 iEVb"w0 59  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) x5,++7Tz  
{ w k(VR  
IMedia media = null; q M fT>rH  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) J`peX0Stl  
{ 3 R=,1<  
  case ("mp3"): `YFtL  
    media = new MP3(); 4x {0iav  
    break; ~bM4[*Q7  
        //其它类型略; oRm L {UDZ  
  case ("rm"): 0LPig[  
    media = new RM(); 3QV*%  
    break;   nHnK)9\N  
  //其它类型略; A;;fACF8e  
} ciFmaM.  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); q!{y&.&\  
player.Play(media); 35Ij ..z0  
} |'.*K]Yp  
1Ce@*XBU  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 yQ_B)b  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 r54&XE]O  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 )JDs\fUE  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 9A/\h3HrJ  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: Hbj,[$Jb  
public interface IMediaFactory #X%~B'  
{ l7XUXbYp&=  
IMedia CreateMedia(); 03|PYk 6EW  
} \l'm[jy>  
Lz`E;k^  
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: \s/s7y6b+  
public class MP3Factory:IMediaFactory %}SGl${-  
{ 8qk?E6  
public IMedia CreateMedia() .GsV>H  
{ m;H.#^b*  
  return new MP3(); _BM" ]t*  
} n G,A@/N  
} >QjAoDVX?  
//其它工厂略; X}=n:Ql'YY  
^`*9QjY  
public class RMFactory:IMediaFactory 3)F |*F3R  
{ =!kk|_0%E  
public IMedia CreateMedia() M`. tf_x  
{ jlkmLcpf  
  return new RM(); G<At_YS  
} 0C =3dnp6  
} H35S#+KX  
//其它工厂略;  J}htu  
j5K]CTz#  
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。 Hc!  mB  
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: B( ]M&  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) i'a?kSy  
{ .\[`B.Q  
IMediaFactory factory = null; xAqb\|$^  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) YNLV9.P6  
{ un)4eo!7  
  //音频媒体 NE"@Bk cm  
  case ("mp3"): I3=%h  
    factory = new MP3Factory(); ge,H-8'Z  
    break; $:cE ^8K  
  //视频媒体  tR}MrM  
case ("rm"): sR(9IW-  
    factory = new RMFactory(); 1 9&<|qTz  
    break;   j.C`U(n}`  
  //其他类型略; :9O#ObFR  
} {E p0TVj`  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); A'j;\ `1  
player.Play(factory.CreateMedia()); 52Sa KA[  
} cWEE%  
a;rdQ>  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 @ >d*H75  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: W0y '5`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) |2?'9<  
{ I, -hf=-  
IMediaFactory factory = null; VLS0XKI)  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ;Yx)tWQI  
{     M3J#'%$  
  case ("mp3"): ?HTj mIb  
    factory = new MP3Factory(); SHvq.lYJ  
    break; L; T8?+x  
    //其他类型略; u}>#Eb  
  case ("rm"): }E+!91't.^  
    factory = new RMFactory(); ;,$NAejgd  
    break;   O!zV)^r  
  //其他类型略; B\<Q ;RI2;  
} Ao&\EcIOT  
IMedia media = factory.CreateMedia(); G'rxXJq  
media.Play(); 3 ;)>Fs;  
} IM:=@a{  
|M>eEE*F<  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 6BY-^"W5`  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 !(mjyr  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 wAX1l*`  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: O#x*iI%  
3 j!3E  
<appSettings> b_,|>U  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> uXI_M)  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> X'wE7=29M  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> |>27'#JC  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> J c g,#@  
</appSettings> _,zA ^*b  
_]04lGx27  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: Scp7X7{N  
private void InitMediaType() M^MdRu  
{ l*ayd>`~x  
cbbMediaType.Items.Clear(); \qR7mI/*  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) `Y BC  
{ INcg S MM  
    cbbMediaType.Item.Add(key); tna .52*/  
} @xQgY*f#  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; *n; !G8\  
} AcS|c:3MUy  
O>qll 6]{@  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 3Dg,GaRk  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) WzAb|&?  
{ JCz@s~f\y  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); F ;{n"3<  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); H70LhN  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 8j Mk)-  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ~oI1 zNz/  
factoryDllName).Unwrap(); n/DP>U$I&  
IMedia media = factory.CreateMedia(); N<f"]  
media.Play(); bQE};wM,  
} k xP-,MD  
uJOJ-5}yt  
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。 "XB[|#&  
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: 0rh]]kj  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 |w_7_J2  
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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