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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) 7{j9vl6  
;1}~(I#Y  
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。 A7DEAT))4L  
一、传统过程化设计思想 u|ia  
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: xlF$PpRNM  
public class MediaPlayer t_c;4iE  
{   Qjh5m5e  
private void PlayMp3() Da5Zz(  
{ ]+Yd#<j(u  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); A-r-^S0\  
} hZ-No  
UOH2I+@V  
private void PlayWav() 5+dQGcE@  
{ V*SKWP  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); +=hiLfnE  
} M >Yx_)<U  
roYoxF;\  
public void Play(string audioType) }|MGYS)  
{   W}V L3s  
  switch (audioType.ToLower()) T(K~be  
  { c.m8~@O5+  
    case ("mp3"): !vHUe*1a{  
    PlayMp3(); MrEyN8X  
    break;  Ko9"mHNB  
    case ("wav"): ~{'.9  
    PlayWav(); 4F EOV,n  
    break;       cf?*6q?n  
  }   %M^X>S\%  
} Y!* \=h6h  
} J2 {?P cs  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 A~&Tp  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 sG*1?  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! "WR)a`$UR  
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。  M]:4X_  
二、面向对象设计思想 >t')ZSjRs  
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! :<f7;.  
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: K?:rrd=7q  
public class MP3 ST1PSuC~  
{ _x_om#~n  
public void Play() W&dYH 4O  
{ c*$&MCh  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  bz'V50  
} jdiFb~5R  
} B'>(kZYMs  
hX(:xc  
public class WAV :$ j6  
{ #`)zD"CO  
public void Play() W-zD1q~0?  
{ _P.+[RS@  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); H Yt& MK  
} >u#c\s  
} S83wAr9T  
@SeE,<  
Public class MediaPlayer ?it49  
{ We% -?l:"  
  switch (audioType.ToLower()) )B.NV<m  
  { lR_ 4iyqb  
    case ("mp3"): =qiX0JT  
        MP3 m = new MP3(); l/0TNOA  
    m.Play(); 9{_D"h}}  
    break; !fUrDOM0E  
    case ("wav"): syhTOhOX  
    WAV w = new WAV(); UO$z_ p]w  
w.Play(); nAv@^G2  
    break;       R4v)}`x  
  } +[M5x[[$  
}   ;|&Ak_I2G  
  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。 #!0le:_  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) \Tq Km  
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。 bSsX)wHm  
public class AudioMedia ]@_M)[ x  
{ A$ v Cm  
public void Play() I_N(e|s\U  
{ fvccut;K  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); }8J77[>/  
} T ) T0.c  
} ?-[.H^]s~  
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)。 'eg?W_zu  
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: &g;4;)p*8  
public abstract class AudioMedia 7bOL,S  
{ ;hU56lfZ)X  
public abstract void Play(); bv ,_7UOG  
} ?<VahDBS+A  
f@Mm{3&.  
public class MP3:AudioMedia A7SBm`XJ)p  
{ pn?c6K vO  
public override void Play() 10xo<@l  
{ <kIg>+  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); v]+,kbT  
} ](c[D9I!8  
} SOQm>\U'i  
8 St`,Tq)  
public class WAV:AudioMedia +Z[(s!  
{ /~*U'.V  
public override void Play() 2ijw g~_@  
{ !/O c)Yk  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 'zV/4iE=  
} j;@7V4'  
} l<0 BMwS8  
LQ pUyqR  
public class MediaPlayer *+TIF"|1  
{   U&#1qRm\h  
  //根据需要完成任务的单向分派 e!wBNcG2  
public void Play(AudioMedia media) f.,ozL3*  
{   (:W=8G,p  
  media.Play(); -N+'+  
} w. exLC  
} HT7V} UiaO  
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)。 C(7uvQ  
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。 |mvy@hm  
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: ma.yI};$  
public abstract class VideoMedia ;(M`Wy]2  
{ {:M5t1^UC  
public abstract void Play(); `vWFTv  
} i_T8Bfd:  
"2:]9j  
public class RM:VideoMedia VKRj 1LXz  
{ )P>Cxzs  
public override void Play() I4 dS,h  
{ bJ8G5QU  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); (@Q@B%!!K  
} 3#vhQ*xU  
} E ?(+v  
xh Sp<|X_  
public class MPEG:VideoMedia vG9A'R'P  
{ ,W"Q)cL  
public override void Play() |NFX"wv:c<  
{ >AIkkQT  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); \v.16obH  
} o<2H~2/  
} DP`$gd  
RMU]GCa  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 zMasA  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: Zn&S7a>7  
I8 Ai_^P  
public interface IMedia mf]1mG})  
{ g,/gApa  
void Play(); |KFRC)g  
} Q.: SIBP  
Yy]^_,r  
public abstract class AudioMedia:IMedia Fa78yY+6  
{ #MYhKySku  
public abstract void Play(); !7XAc,y  
} Z!o&};_j  
@WVpDhG  
public abstract class VideoMedia:IMedia ImQ?<g8$  
{ BhC.#u/   
public abstract void Play(); ++ !BSQ e  
} `ro~l_U;A  
~ldqg2c  
这样再更改MediaPlayer类的代码: r<4FF=  
public class MediaPlayer +BcJHNIB  
{   qv|geBW  
public void Play(IMedia media) 7N0V`&}T  
{   3uA%1 E  
  media.Play(); .zf#S0y%(  
} `[x`#irD  
} iDej{95  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ~*R"WiDtI  
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。 b#cXn4<3D  
  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。 _hlLM,p  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) e glcf z%  
{ A+i|zo5p=k  
IMedia media = null; :/'2@M  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) I_xvg >i  
{ 4A(kM}uRB  
  case ("mp3"): *cn,[  
    media = new MP3(); ],{b&\  
    break; dbF?#s~u  
        //其它类型略; !C>}j* 4  
  case ("rm"): ]H8,}  
    media = new RM(); j8kax/*[  
    break;   MzLnD D^  
  //其它类型略; &t1?=F,]  
} A}KRXkB  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); R/ 5aIh  
player.Play(media); / *=1hF  
} ?u`+?" 'H  
Tvf%'%h1  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 "@Ir Bi6  
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。 Ng=XH"ce~  
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。 qzq_3^ 66  
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。 # T_m|LN 7  
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: j?sq i9#  
public interface IMediaFactory '?Fw]z1$  
{ ]#>;C:L  
IMedia CreateMedia(); 8$</HNu,  
} <RzGxhT  
eZ+pZq  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: `BA wef  
public class MP3Factory:IMediaFactory K cI'P(  
{ uN1(l}z$  
public IMedia CreateMedia() 1I< <`7'  
{ 3_k.`s_Z  
  return new MP3(); \]pRu"  
}  ;ew j  
} <:=}1t.Z  
//其它工厂略; !qe ,&JL  
oGz-lO{lt  
public class RMFactory:IMediaFactory c\.Hs9T >  
{ Q; DN*  
public IMedia CreateMedia() (dZu&  
{ RK%N:!f q=  
  return new RM(); CSF-2lSG  
} FJ]BB4 K  
} 6^ UQ{P1;  
//其它工厂略; 6;rJIk@Fx=  
z 3RD*3b  
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。 U1zcJ l^  
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: a(>oQG8F  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) -90qG"@  
{ I75>$"$<  
IMediaFactory factory = null; D|`O8o?)  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) !Yuu~|  
{ Ubtu?wRBW  
  //音频媒体 n^Co  
  case ("mp3"): 2xy &mNx  
    factory = new MP3Factory(); ?V6A:8t,  
    break; x;d*?69f]  
  //视频媒体 UuDs  
case ("rm"): ux-puG  
    factory = new RMFactory(); 78'HE(*  
    break;   0< i]ph  
  //其他类型略; ^&gu{kP  
} d&mSoPf  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); GF(<!PC  
player.Play(factory.CreateMedia()); @lvvI<U  
} }"k+e^0^  
)*j>g38?  
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。 t[>y=89  
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: 1+`Bli]dE  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) R%7* )3$&r  
{ 9a_B   
IMediaFactory factory = null; ,l}mCY  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) A UCk]  
{     !*Hgl\t6a  
  case ("mp3"): ')]K&  
    factory = new MP3Factory(); NCm>iEeY  
    break; tuZA q;X  
    //其他类型略; }O=QXIF5  
  case ("rm"): IK#W80y  
    factory = new RMFactory(); "`Y.N$M`k  
    break;   )tc"4lp -  
  //其他类型略; >(N0''eM]  
} p6=L}L  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 4x8e~/  
media.Play(); 1;O%8sp&  
} {J_1.uN=  
D|zlC,J,  
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。 =*K~U# uoC  
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。 |^ z?(?w  
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 d?,}\  
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: (N6 3k1M  
=b\k$WQ_(  
<appSettings> Vaj4p""\F  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> a~#MMl  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> P<&-8QA  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> i7@qfe$fR  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ]xJ5}/  
</appSettings> hEG-,   
~hYTs  
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: :-Gf GL>]  
private void InitMediaType()  {@XzY>  
{ (?luV#{5  
cbbMediaType.Items.Clear(); -p|JJx?r  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) wD(1Sr5n  
{ cM9z b6m  
    cbbMediaType.Item.Add(key); W*D]?hXU;  
} 0MV^-M   
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 3I|&}+Z6  
} 4}mp~AXy;z  
CHeU`!:  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: /$]#L%   
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) p8yn? ~]^  
{ U%E6"Hg  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); !uIT5D  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); DyZe+,g;S  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; kzZdYiC  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, y,I?3 p|S  
factoryDllName).Unwrap(); D%PrwfR  
IMedia media = factory.CreateMedia(); r&^LSTU0!  
media.Play(); %O9kq  
} +o{]0~ y  
-N'xQ(#n3q  
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。 uU_0t;oR3  
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: l| / tKW  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 y^M ~zOe  
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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