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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.P64"w  
uqQMS&;+,|  
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。 $}KYpSV  
一、传统过程化设计思想 r`B+ KQ4  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: M;iaNL(  
public class MediaPlayer {eZ j[*P  
{   rXm!3E6JL  
private void PlayMp3() dhVwS$O )  
{ GrQl3 Xi  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); @nc!(P7_  
} <M&]*|q>g%  
Bp/8 >E O`  
private void PlayWav() !k s<VJh  
{ I^ >zr.z A  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ;XtDz  
} i@I%$!cB  
^|K*lI/  
public void Play(string audioType) f:UN~z'yr  
{   }jk^M|Z"Oz  
  switch (audioType.ToLower()) =[jBOx&  
  { <bjy<98LT  
    case ("mp3"): F"F(s!  
    PlayMp3(); 0[i]PgIH  
    break; hN:Z-el  
    case ("wav"): (qG$u&  
    PlayWav(); MnS"M[y3  
    break;       b gD Dys  
  }   XM 7zA^-  
}  y]+A7|  
} 0jzA\$oD  
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。 Hb$q}1+y  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 7, 4x7!  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! xD#/@E1'Y  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 1k~jVC2VA  
二、面向对象设计思想 s6]f#s5o  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! \mDm *UuG  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: Iymz2  
public class MP3 C,]Ec2  
{ Fi`:G}   
public void Play() }*t~&l0  
{ w}i.$Qt  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Ii8jY_  
} :W&\})  
} `2oi~^.  
CP'-CQ\Q  
public class WAV KJ~pY<a?  
{ {8MF!CG]  
public void Play() OG+$F  
{ z W _'sC  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); k$>T(smh  
} EGt)tI&  
} !:8!\gE ^P  
2P=;r:cx  
Public class MediaPlayer 4kM<L}J#  
{ 6xe |L  
  switch (audioType.ToLower()) @RP|?Xc{?  
  { 0d2%CsMS"D  
    case ("mp3"): ^PI49iB  
        MP3 m = new MP3(); x,%&[ 6(  
    m.Play(); Vh8uE  
    break; hTm}j,H  
    case ("wav"): i&$uG[&P  
    WAV w = new WAV(); 7`}z7nk  
w.Play(); O2e "TH3  
    break;       rBf?kDt6l  
  } AL0Rn e N  
}   'w2;oO  
  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。 nM`)`!/  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) "ir*;|  
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。 1|VJND  
public class AudioMedia dc)Gk  
{ 'gGB-=yvbO  
public void Play() ) YFs  
{ Nz;;X\GI  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); DtZm|~)a  
} v(iUo&Ge  
} 0pFHE>  
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)。 K^H t$04  
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: "}! rM6 h  
public abstract class AudioMedia 3o>t ~Sfi  
{ tOw 0(-:iq  
public abstract void Play(); ~|rkt`8p  
} nlW&(cH  
{rZ"cUm  
public class MP3:AudioMedia 1' m $_  
{ J~q+G  
public override void Play() &pm{7nH  
{ p0K;m%  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); {%{GZ  
} b U NYTF{  
} >U?Bka!  
4Z }{hc\J  
public class WAV:AudioMedia !\1W*6U8;  
{ k 5D'RD  
public override void Play() Wi^rnr'S s  
{ 4&e@>  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); or}*tSKX  
} p'~5[JR:  
} I&8m5F?$`  
070IBAk}_  
public class MediaPlayer RFY!o<   
{   p^P y,  
  //根据需要完成任务的单向分派 X vMG09  
public void Play(AudioMedia media) N?0y<S ?!  
{   RWCS u$  
  media.Play(); 4iqmi<[("  
} DWQQ615i  
} #Hi]&)p_  
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)。 z\>X[yNpA  
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。 "H<#91^|  
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: }Xj_Y]T  
public abstract class VideoMedia 8? Wxd65)  
{ 7CM03R[P  
public abstract void Play(); uhB!k-ir  
} I0+wczW,^  
v9m;vWp  
public class RM:VideoMedia ++DQS9b{  
{ 'h>5&=r  
public override void Play() P<!$A  
{ C_cs(}wi  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); e>9Z:vY  
} 6h6?BQSE  
} cO+Xzd;838  
"%''k~UD 4  
public class MPEG:VideoMedia D%UZ'bHN*  
{ l@r wf$-  
public override void Play() )S};k=kG  
{ 4:&qT Y)H  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); q%k(M[  
} uk[< 6oxz  
} %M#?cmt  
[~c'|E8Q  
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。 k\sM;bCv7  
  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: b>= Wq  
5 k%9>U%$  
public interface IMedia 6w"( y~c1  
{ DwmU fZp  
void Play(); 9/ 1+BQ  
} *Ht*)l?  
? x"HX|n  
public abstract class AudioMedia:IMedia .^~l_ LkA  
{ p&sK\   
public abstract void Play(); zf3:<CRX5  
} daB l%a=  
Bug}^t{M  
public abstract class VideoMedia:IMedia f-3'D-{EKt  
{ hzQ+9-qA  
public abstract void Play(); 3p3WDL7  
} J, 0pe\5  
2zKo  
这样再更改MediaPlayer类的代码: UiR,^/8ED  
public class MediaPlayer |ck ZyDA  
{   (7;J"2M  
public void Play(IMedia media) Xqg.kX  
{   Ln=>@  
  media.Play(); $89ea*k  
} xaWGa1V'z  
} ,rZn`9  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 c.(Ud`jc  
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。 HkdN=q  
  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。 GG_^K#*  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 22GnbA7O  
{ ]l=O%Ev  
IMedia media = null; xvR?~  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) "7kgez#Y  
{ Nmp>UE,7[  
  case ("mp3"): E kBae=  
    media = new MP3(); ]yAEjn9cN  
    break; $ZI~8rI~  
        //其它类型略; tw'hh@7-Y  
  case ("rm"): .-SF$U_P*a  
    media = new RM(); /M^V 2=  
    break;   L\b]k,Ksf  
  //其它类型略; -BA"3 S  
} K85_>C%g  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); pbDw Lo]  
player.Play(media); <i}q=%W!1  
} / R_ u\?k(  
YH[XRUa  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 F!7f_m0=  
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。 )=jT_?9b   
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。 ytjK++(T5  
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。 >|a\>UgC  
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: })20Zld}a  
public interface IMediaFactory }RcK_w@Jx)  
{ %z*29iKlI  
IMedia CreateMedia(); g4N%PV8  
} ^^G-kg  
!0Idp%  
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: bh6d./  
public class MP3Factory:IMediaFactory P*pbwV#|  
{ =/6p#d*0  
public IMedia CreateMedia() +XEjXH5K  
{ !|B3i_n  
  return new MP3(); Bv^+d\*1  
} 3az$:[Und}  
} B?SNea,I4  
//其它工厂略; f hQy36i@  
6|,e%  
public class RMFactory:IMediaFactory i{8]'fM  
{ %=V"CJ$|  
public IMedia CreateMedia() QhsMd- v  
{ nO~b=qO  
  return new RM(); %yiD~&  
} 0Cl,8P  
} 9#uIC7M  
//其它工厂略; k({2yc#RD&  
&K>cW$h=a  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。  kI%peb?  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: ejVdxVr\7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) : (gZgMT  
{ P/ci/y_1  
IMediaFactory factory = null; 6/| 0+G^  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) BRb\V42i;  
{ )!e3.C|V1W  
  //音频媒体 BDy5J2<<7l  
  case ("mp3"): %tV32l=  
    factory = new MP3Factory(); Hle\ON  
    break; f')c/Yw  
  //视频媒体 1?(cmXj  
case ("rm"): }!8nO;  
    factory = new RMFactory(); il12T`a  
    break;   bni) Qw  
  //其他类型略; PL@~Ys0  
} 3?2<W EYr  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ocF>LR%P  
player.Play(factory.CreateMedia()); j$Nf%V 6Y  
} r| f-_D  
o@9+mM"B)  
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。 >SoO4i8  
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: x? N.WABr;  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) aG(hs J)  
{ N5? IpE  
IMediaFactory factory = null; KY$k`f6?P  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Z\Z,,g+WL  
{     }_}KVI  
  case ("mp3"): URA0ey`  
    factory = new MP3Factory(); Z~p!C/B  
    break; R_1qn  
    //其他类型略; ;F5"}x  
  case ("rm"): R`#W wx>b  
    factory = new RMFactory(); :g2  }C  
    break;   ]78!!G[`  
  //其他类型略; cJDd0(tD!  
} dU]/$7  
IMedia media = factory.CreateMedia(); #f{lC0~vA  
media.Play(); 9 |.Ao  
} &nY;=Hv`WY  
L0Y0&;y|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。 @g-G =Ba  
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。 $wV1*$1NM  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 `G!M>h@  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: M;jcUX_{  
gEwd &J  
<appSettings> <*(^{a. O  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> UKtSm%\  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> < Ek/8x  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 0[T,O,y  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> _=EKXE)&}  
</appSettings> PFrfd_s{>\  
m$wlflt  
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: R)5n 8  
private void InitMediaType() GZ3 ]N  
{ $q_R?Eay  
cbbMediaType.Items.Clear(); 6N~q`;p0  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 5Bjgr  
{ &GhPvrxI?  
    cbbMediaType.Item.Add(key); DinPxtT?a  
} ,"\@fwy{  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; z6*<V5<7  
} 2`?!+")  
W*N$'%  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: M.q=p[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) VT%:zf  
{ ^D{lPu 3  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); .}B(&*9,v  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); +4))/` DA  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ?r=jF)C<'  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, @FO) 0  
factoryDllName).Unwrap(); Cbm\h/PXl  
IMedia media = factory.CreateMedia(); E"~2./+rd  
media.Play(); Q~{H@D`<  
} vBcq_sbo  
Ztr Cv?  
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。 X;oa[!k  
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: c!K]J  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 lQ'GX9hN@  
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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