面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) xs$-^FnD
e^Glgaf
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 uKd79[1
一、传统过程化设计思想 ak]H|D" 9
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: >Gxh=**F
public class MediaPlayer %vjfAdC
{ A7sva@}W
private void PlayMp3() UpCkB}OhR1
{ *Au[{sR
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); #=aT Sw X
} @!2vS@f
yo"!C?82=
private void PlayWav() XFWo"%}w
{ mA0|W#NB
MessageBox.Show("Play the wav file."); -3&mgd
} @y{
f>nm
wxo{gBq
public void Play(string audioType) ueV,p?Wo
{ %pr}Xs(-f
switch (audioType.ToLower()) g2W ZW#a)
{ 7?"-NrW~
case ("mp3"): S]}W+BF3
PlayMp3(); 2U`g[1
break; `NARJ9M
case ("wav"): =1Tn~)^O
PlayWav(); ;>h:VnV(>(
break; eAbp5}B
} }tUr
V
} n3JSEu;J
} m$bDWxm#e
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。 )>8 k8E
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。 ,kw:g&A
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! C'xWRSDO
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。 Q(ec>+oi
二、面向对象设计思想 5u&hp
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! "y$s`n4Mj
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: d m$iiRY
public class MP3 ^<QF*!
{ QDJe:\n
public void Play() .[>UkM0
{ >'2=3L^Q
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 7DCu#Y[
} @8'LI8 \/
} iVqXf;eB!5
4dI=
public class WAV ]ppws3*Pa
{ ()%;s2>F
public void Play() &(,-:"{pNR
{ E8PlGQ~z{d
MessageBox.Show("Play the wav file."); xzOM\Nq?O
} `Fs- z
} WTQd}f
<<[\
Rv
Public class MediaPlayer -JfO} DRI
{ A6%~+9
switch (audioType.ToLower()) 73>Hzpv0
{ 1n )&%r
case ("mp3"): !DNk!]|
MP3 m = new MP3(); l6k.`1.In
m.Play(); P~ 7p~ke
break; *d$r`.9j
case ("wav"): xmbFJUMH
WAV w = new WAV(); Xe>
w.Play(); EK<ly"S.
break; NJ$c0CNy
} ?D S|vCae
} 2kVQ#JyuRI
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。 6HR^q
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 1i:Q
%E
F
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。 n`2LGc[rP
public class AudioMedia 8$y5) ~Q
{ i $;y
public void Play() S# sar}-I
{ DS6g_SS3
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); t6a$ZN;
} &&
E)
} +tvWp>T+
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)。 zTS#o#`!\
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: 6`U]%qx_I
public abstract class AudioMedia Q<d|OX
{ -Gmg&yQ9
public abstract void Play(); n>i}O!agg
} e.?;mD
rhA>;9\
public class MP3:AudioMedia "%]vSr
{ tA]Y=U+Q
public override void Play() Q 2nqA1sRk
{ X6k-a;
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 2r>I,TNHl
} W+ D{4:
} RLr^6+v)U
?-D'xqc
public class WAV:AudioMedia Spt;m0W90
{ +W[NgUrGJ
public override void Play() mr\C
{ [3fmhc
MessageBox.Show("Play the wav file."); wA?q/cw C
} N/i {j.=
} T@x_}a:g
<n{-&;>
public class MediaPlayer KB6`OT^b{r
{ ooIA#u
//根据需要完成任务的单向分派 4oA9|}<FR
public void Play(AudioMedia media) !;h`J:dN
{ !<W^Fh
media.Play(); diDB>W
} !J-oGs\ u
} ~#y( ]Xec2
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)。 V4qv7
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。 &n-)Alx
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: Z]x)d|3;
public abstract class VideoMedia
uhO-0H
{ 35PIfqm
public abstract void Play(); #AUV&pI[
} CwQRHi
_8'z"wF
public class RM:VideoMedia ZAa:f:[#f
{ KW-g $Ma
public override void Play() pCt0[R;?
{ >[a&,gS
MessageBox.Show("Play the rm file."); fe$O Pl~
} Ch,%xs.)G
} D~LU3#n
a?P$8NLr
public class MPEG:VideoMedia Ze- MB0w
{ B96"|v$
public override void Play() XVWVY}
{ UTph(U#
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); YMD&U
} atmTI`i
} To@77.'
*>8Y/3Y\B
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。 =%ZR0cWPoI
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: 9G=HG={
CWW|?
public interface IMedia b5.L== >
{ 85 <%L:EC
void Play(); /Ym!%11`
} >P[BwL]
-5TMV#i
{
public abstract class AudioMedia:IMedia T
}^2IJ]
{ TU}./b@F
public abstract void Play(); 2"C,u V@F!
} I4%25=0?
&L`yX/N2
public abstract class VideoMedia:IMedia WSV[)-=:
{ {H[3[
public abstract void Play(); c?XqSK`',Z
} PuoN<9 #
ZKco
这样再更改MediaPlayer类的代码: ?Y|*EH
public class MediaPlayer C:$pAE(
{ TB(!*t
public void Play(IMedia media) kRH;c,E@
{ |dI,4Z\Qb
media.Play(); 3E]IEf
} $G@^!(
} 9G"-~C"e3
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 z1`z
k0
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 )*I%rN8b
现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 0f3C;u-q-
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ruTj#tWSo
{ C8bv%9
IMedia media = null; W9%B9~\G;+
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) '1te(+;e@
{ fS?fNtD6<
case ("mp3"): Od@<L
media = new MP3(); vB;$AFh{
break; }}MZgm~U)
//其它类型略; ct-;L' a
case ("rm"): ("-`Y'"K
media = new RM(); nps"nggk
break; 5X=ik7m^
//其它类型略; IWD21lS
} %2t#>}If!
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 2i_X{!0}
player.Play(media); nH -1,#`g
} oq3{q
Ad]oM]
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 t?404
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。 )o>1=Y`[z
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。 ?7CHHk
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。 >W7IWhm3
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: Wk*t-
public interface IMediaFactory _E<