面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) w[PW-m^`  
 \EYhAx`2  
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。  FlVGi3  
一、传统过程化设计思想 I=f1kr
pR  
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:  	4OCz:t  
public class MediaPlayer  LLgN%!&  
{    ,0<|&D  
  private void PlayMp3()  QEUg=*3W=  
  {  }5OlX  
    MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  Podm 3b  
  }  + qpD>5#  
 XPUH\I=  
  private void PlayWav()  #k)G1Y[c  
  {  sPkT>q  
    MessageBox.Show("Play the wav file.");  ,2H5CFX/  
  }  OD>-^W	t;%  
 ;  {I{X}b  
  public void Play(string audioType)  `U p<;  
  {      u9mMkzgSkP  
    switch (audioType.ToLower())  sF_.9G)S0  
    {  "TtK!>!.  
      case ("mp3"):  a+\Gz  
        PlayMp3();  ~<v`&Gm?"  
        break;  M%&`&{  
      case ("wav"):  }kL%l  
        PlayWav();  q7 Uu	8JXF  
        break;          ?Dd2k%o  
    }      hpWAQ#%oHm  
  }  ]N1$ioC#  
}   |V!A!tB  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 b^Rg_,s   
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 !6<2JNf  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! .h~)|"uzW  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 %<1fj#X8  
二、面向对象设计思想 ]3
0
7.  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ?/#HTg)!B  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: nkN]z
 ^j  
public class MP3  (O&~*7D*  
{  XFK$p^qu  
  public void Play()  vU{ZB^+&6o  
  {  2Y	6/,W  
    MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  a^Zn
}R	r  
  }  k qwS/s  
}  Ta/G  
 ( Y/
DMQ  
public class WAV  ,iSs2&$m  
{  B	TcxBh  
  public void Play()  ~&B_	Bswf  
  {  zKfb  
    MessageBox.Show("Play the wav file.");  rQisk8%  
  }  '|Q=J)   
}  0C3Yina9
*  
 e5`{*g$i).  
Public class MediaPlayer Vx*	=  
{ cO(|>&tJ  
    switch (audioType.ToLower())  %5F=!(w  
    {  *WX6C("M  
      case ("mp3"):  oVC~RKA*  
              MP3 m = new MP3(); b;soMilz  
        m.Play();  ctt5t   
        break;  ;C{2*0"H|  
      case ("wav"):  Ih,~h[  
        WAV w = new WAV(); kP8Ypw&  
w.Play();  <PV @JJ"  
        break;          3%<ia$  
    }  BvX!n"QIb  
}      gN	mp'Lm  
    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。 ZV;#ZXch  
    2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) D"A`b{z  
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。  OkzfQ
hC}  
public class AudioMedia  	!xe<@$  
{  C=PBF\RkKu  
  public void Play()  zKiKda%)  
  {  {Qw,L;R  
    MessageBox.Show("Play the AudioMedia file.");  83TN6gW  
  }  qQpR	gzw  
}  aK1|b=gVj  
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)。 Lk3@Eu)  
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-*@I`k[  
public abstract class AudioMedia  3QV|@5L`[  
{  II~D66 	bF  
  public abstract void Play();  sF|<m)Kt{W  
}  zhN'@Wj'_  
 ]4z?sk@  
public class MP3:AudioMedia  b;x^>(It  
{  O^:Rm=,$  
  public override void Play()  d(To)ly.  
  {  u1]5qtg"  
    MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  K bwWrf>  
  }  [ HNGTde&  
}  R
)?8A\<E  
 BT#'<!7!  
public class WAV:AudioMedia  xTAC&OCk^[  
{  7sLs+|<"  
  public override void Play()  ! *pK#  
  {  Q'Q+mt8u5  
    MessageBox.Show("Play the wav file.");  |n6nRE wW  
  }  Ns1u0$fg  
}  \f{C2d/6j  
 W*U\79H  
public class MediaPlayer  `86 9XE  
{    `?Y/:4  
    //根据需要完成任务的单向分派 Sl	6}5  
  public void Play(AudioMedia media)  &+*jTE  
  {      ]MB^0:F-  
    media.Play();  pazFVzT  
  }  5jYRIvM[Q~  
}  Ah)7A|0rT  
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)。  t5eux&C  
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。  IOIGLtB
  
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:  ;TaT=%  
public abstract class VideoMedia  H%])>
  
{  0kC!v,  
  public abstract void Play();  Y%wF;I1x  
}  >nl*aN   
 9IIe:  
public class RM:VideoMedia  KZDB \T  
{   'MG)noN5  
  public override void Play()  2I>C A[qp  
  {   %W`pTvF  
    MessageBox.Show("Play the rm file.");  x%x[5.CT  
  }  40q8,M  
}  `^w5/v#  
 NO9Jre  
public class MPEG:VideoMedia  ;o8cfD .z  
{  Xb;CY9&  
  public override void Play()  AK[9fxrE  
  {  ADHe![6q  
    MessageBox.Show("Play the mpeg file.");  {}lw%d?A  
  }  YTYYb#"Q  
}  2@^8{  
 '-ACNgNn  
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。  dks0   
    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:  QZ{:#iuig  
 ;J?!D	x  
public interface IMedia  Lb/a_8<E?  
{  uOBpMAJ  
  void Play();  yil{RfBEr_  
}  i>e7 5`9  
 |dXS+R1  
public abstract class AudioMedia:IMedia  .GS|H	d  
{  d~[>%&  
  public abstract void Play();  nGyY`wt&Rg  
}  44_n5vp,T  
 M)3h 4yQ  
public abstract class VideoMedia:IMedia  D;:lw]  
{  ?rHc%H  
  public abstract void Play();  \6@}HFH  
}  <cWo]T`X!  
 	'5[L []A  
这样再更改MediaPlayer类的代码:  Gm.v-T$  
public class MediaPlayer  l}<s~ip  
{    #Q|$&b  
  public void Play(IMedia media)  !5=3Y4bg1  
  {      	i4Fw+Z  
    media.Play();  ,Xb :f/lB  
  }  rU'&o)	a^  
}  #UGbSOoCtn  
    现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 oA42?I	^  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。  8SKDL[rN  
    现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。  w@oq.K  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  VDQ&BmJE  
{  LU%g>?m.]  
  IMedia media = null;  <vbk@d  
  switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())  hr)TC-  
  {  !TG"AW  
    case ("mp3"):  1uD}V7_y"  
        media = new MP3();  \>jK\j  
        break;  fxiq,o0  
              //其它类型略; 1hRC
Bwx  
    case ("rm"):  Kk??}   
        media = new RM();  b!UT<:o  
        break;    {`1zVT p[<  
    //其它类型略;  [i&tE.7  
  }  lUWjm%|  
  MediaPlayer player = new MediaPlayer();  Q>z0?%B  
  player.Play(media);  B"{CWH	O  
}  %`gqV9a	  
  a_Xh(d$  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 KXdls(ROP  
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。  8(S'g+p  
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。   D{G#|&;  
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。 &os*@0h4  
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:  P3N
f<  
public interface IMediaFactory  n){\KIU/O  
{  	&,K;F'	  
  IMedia CreateMedia();  ]Q)TqwYF  
}  3EzI~Zsx  
 L-=^GNh  
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:  '3<YZWS  
public class MP3Factory:IMediaFactory  i44KTC"sB  
{  ,cj34W`FWq  
  public IMedia CreateMedia()  {qh`8  
  {  'RG`DzuF  
    return new MP3();  3 #jPQ[+  
  }  "h)+fAT|,  
}  JbG+ysn  
//其它工厂略; 6%:'2;xM  
 %=NqxF>>  
public class RMFactory:IMediaFactory  u/hD9g~H7K  
{  AoTL)',  
  public IMedia CreateMedia()  Ho\z^w+T`  
  {  v'Lckw@G4  
    return new RM();  f5`exfdHE  
  }  _<5>
E  
}  ^mG-O  
//其它工厂略;  2#|Q=rWB  
 LR`/pet  
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。  aP4r6lLv+  
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:  2"%d!"  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  B\N,%vsx#U  
{  \7Zk[)!FL  
IMediaFactory factory = null;  i;Gl-b\_h  
  switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())  `)SkA?yKI  
{  m2\ZnC  
    //音频媒体 \d
v9:X$  
    case ("mp3"):  4?d2#Xhs8  
        factory = new MP3Factory();  k.0$~juu  
        break;  |n* I}w^  
    //视频媒体 o>j3<#?  
case ("rm"):  I,q3J1K  
        factory = new RMFactory();  -+c_TJ.dC  
        break;    *jDzh;H!w  
    //其他类型略;  >5XE*9  
  }  JJ[J'xl@  
  MediaPlayer player = new MediaPlayer();  q}+9$v  
  player.Play(factory.CreateMedia());  VE{t]>*-u  
}  \t  )Zk2  
 79S=n,O  
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。 ]Ub?Wo7F?  
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:  qzV:N8+,`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  |%TH|?kB  
{  -KOE2f  
IMediaFactory factory = null;  H%sbf&
gi  
  switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())  &o)j@5Y?  
  {         +/AW6  
    case ("mp3"):  80 p7+W2m  
        factory = new MP3Factory();  6``!DMDt/P  
        break;  YZ'gd10T  
        //其他类型略; P^.L0T5g  
    case ("rm"):  oSTGs@EK  
        factory = new RMFactory();  lgre@M]mg  
        break;    @XB/9!  
    //其他类型略;  B&<Z#C:I  
  }  vE&  
  IMedia media = factory.CreateMedia();  ?1 ?m4i  
  media.Play();  	T4w`I;&v  
}  LD#]"k  
 {fk'g(E8([  
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"O=x t`m{  
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。 ~hz]x^:  
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。 N"FQMxqm  
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:  &K|CH?
D  
 Qs</.PO  
<appSettings>  C3WqUf<8`{  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" />  kjjO<x?&*  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" />  U%U%a,rA5s  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" />  dp-8,Seu  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" />  i wK,XnIR  
</appSettings>  +=;F vb  
 >_tn7Z0L  
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:  iQs(Dh=*  
private void InitMediaType()  6?(*:}Q  
{  }&EPH}V2n  
cbbMediaType.Items.Clear();  CA:t](xqQ  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys)  @K2q*d  
{  :8\z	0  
        cbbMediaType.Item.Add(key);  ~?S/0]?c  
}  i!sKL%z}  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0;  h<.&,6R  
}  M%yT?R+  
 E}4R[6YD  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件:  E+F!u5u  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  1^Ci$ra  
{  6|["!AUI  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower();  Z*x	Q"+\  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString();  .gx*gX1<  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集;  62a{Ggs{  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, iv:[]o  
factoryDllName).Unwrap(); mI?AI7DqK  
IMedia media = factory.CreateMedia();   57rc|]C  
media.Play();  t"JfqD	E  
}  yj"+!g  
 OG/R6k.   
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。 `3\5&B