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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) J-yj&2  
5RD\XgyN]  
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。 .cJWYMC  
一、传统过程化设计思想 MdM^!sk&`  
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: |d =1|C%,  
public class MediaPlayer 4 qMO@E_  
{   R%B"Gtl)  
private void PlayMp3() L>VZ-j  
{ DA;,)A&=Q  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); "5Orj*{  
} %v 0 I;t  
6 B>1"h%Wf  
private void PlayWav() -? {bCq  
{ 2~<N  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); z=C'qF`  
} ,5`pe%W7  
KKpO<TO  
public void Play(string audioType) @=4K%SCw  
{   Q[?O+  
  switch (audioType.ToLower()) rK 9  
  { [gI;;GW  
    case ("mp3"): ClZ:#uMbN  
    PlayMp3(); owHV&(Go(B  
    break; 5=]q+&y\H  
    case ("wav"): r#ES|  
    PlayWav(); xDv5'IGBb  
    break;       6M^P]l  
  }   baJ(Iy$XT  
} T;!7GW4E ?  
} pt[H5  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 MR:GH.uM:  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 mqxgrb7  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! T4MB~5,i  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 &-^|n*=g6  
二、面向对象设计思想 k+Ew+j1_  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! =[{YI2S  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 78a!@T1#  
public class MP3  "";[U  
{ W+N9~.q\^  
public void Play() #lDf8G|ST~  
{ Z +%Uwj  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); \z'A6@  
} []B9Me  
} 1HOYp*{#wP  
: V16bRpjL  
public class WAV zzmZ`Ya  
{ VK)1/b=yT  
public void Play() UykOQ-2-n  
{ 2ZHeOKJ-  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); oS3}xT" U  
} \Y;LbB8D  
} s>y=-7:N  
AL*P 2\8  
Public class MediaPlayer %J)n#\  
{ kT|{5Kn&s  
  switch (audioType.ToLower()) x0aPY;,N0  
  { =~;SUO  
    case ("mp3"): R1.No_`PHq  
        MP3 m = new MP3(); n27df9L  
    m.Play(); =R+z\`2  
    break; dMkDNaH,  
    case ("wav"): NR3]MGBKv  
    WAV w = new WAV(); 2BTFK"=U  
w.Play(); %{GYTc \'X  
    break;       |M&i#g<A;  
  } qm30,$\c`~  
}   `>M;f%s  
  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。 c6zghP3dR  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) v.Fq.  
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'i-/l$  
public class AudioMedia B<)c{kj  
{ oy+``W~  
public void Play() /JaCbT?*T  
{ BGAqg=nDV  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); QEd>T"@g  
} 'C=8.P?  
} k&Z3v.  
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)。 }9Yd[`  
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: QP+zGXd}(  
public abstract class AudioMedia M#v#3:&5  
{ gcLwQ-  
public abstract void Play(); MDETAd  
} \ ) H}  
NpS*]vSO  
public class MP3:AudioMedia V?KACYd@O  
{ t{)Z$ )'  
public override void Play() c;\}R#  
{ ,P G d  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); HEZgHL  
} 'n'83d)z  
} jpND"`Q  
J LOTl.  
public class WAV:AudioMedia V=#L@ws  
{ Sw##C l#  
public override void Play() vfb~S~|U6g  
{ Bvbv~7g (  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); KIt:ytFx  
} dQhh,}  
} UsT+o  
?sF<L/P0 F  
public class MediaPlayer !@ERAPuk  
{   $i# 1<Qj  
  //根据需要完成任务的单向分派 | CNsa  
public void Play(AudioMedia media) k+*DPo@)  
{   8)(<U/  
  media.Play(); Xy_ <Yqx}  
} vN=bd7^?=  
} rL+K Sb  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 "BN-Jvb7q  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 P(z#Wk  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: c;M7[y&  
public abstract class VideoMedia 4[@`j{  
{ j 8lWra\y  
public abstract void Play(); -b1VY4m-  
} 6.]x@=Wm  
,`<w#  
public class RM:VideoMedia lWYZAF>?Ym  
{ 3hzI6otKS  
public override void Play() qEd!g,Sx  
{ `Qzga}`"]  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); [Xy^M3  
} Vf Jpiv1  
} -8- BVU  
V wj^h  
public class MPEG:VideoMedia RS`]>K3t  
{  '%! '1si  
public override void Play() -#yLH  
{ eK }AVz}k  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); &<{=  
} YuO-a$BP  
} JXR_klx  
g.CUo:c  
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。 $`J'Y>`  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: L\@SX?j  
E1,Sr?'  
public interface IMedia ~=W|I:@  
{ ym,UJs&  
void Play(); n<C4-'^U[a  
} #lA8yWxr  
& w{""'  
public abstract class AudioMedia:IMedia kYxb@Zn=|  
{ M[wd.\ %  
public abstract void Play(); Q}G'=Q]Juz  
} Nr.maucny  
b_Us%{  
public abstract class VideoMedia:IMedia CTu#KJ?j  
{ }F=+*-SYZ  
public abstract void Play(); a<CN2e_Z  
} &@E{0ZD  
5<-_"/_  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ~T<yp  
public class MediaPlayer EC6&#)g;CO  
{    Lb# e  
public void Play(IMedia media) #&+0hS  
{   {Mt4QA5iZ  
  media.Play(); ;g[C=yhK`C  
} ?A|8J5E V  
} H ]BH  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Yh%a7K   
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 _*b1]<  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 g(d9=xq@k  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /rsr|`#  
{ XW!a?aLNX  
IMedia media = null; WBS~e  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) >YPC &@9   
{ G\8ps ~3T  
  case ("mp3"): OoKzPePWji  
    media = new MP3(); LqnN5l@ _B  
    break; LQVa,'  
        //其它类型略; :Mz$~o<  
  case ("rm"): ^WDAW#f*<  
    media = new RM(); )+]8T6~ N  
    break;   q$vATT  
  //其它类型略; S4RvWTtQV  
} m&)5QX  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); L(tA~Z"k  
player.Play(media); !;'. mMO&%  
} r&AX  
=2HR+  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 & [)1LRt_  
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。 e|:#Y^  
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。 N>z<v\`  
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。 b2;+a(  
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: ]"SH pq  
public interface IMediaFactory E\N?D  
{ %mR roR6  
IMedia CreateMedia(); (P;z* "q  
} =ogzq.+|  
.k5 TQt  
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: }V.Wp6"S   
public class MP3Factory:IMediaFactory ZA@QP1  
{ b&.j>=  
public IMedia CreateMedia() 4am`X1YV#  
{ V|.3Z\(  
  return new MP3(); d4c-(ZRl  
} Lq@pJ)a  
} p8<Y5:`  
//其它工厂略; $x&@!/&|pv  
*@'4 A :A  
public class RMFactory:IMediaFactory / H+br_D9  
{ b#p)bcz!I  
public IMedia CreateMedia() B9`^JYT<  
{ =|IB=  
  return new RM(); g+8j$w}  
} HA%% WSuf  
} 6 W/S?F~{  
//其它工厂略; y=y=W5#;77  
*0ZL@Kw  
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。 \-k X-Tq  
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: `+17 x<N  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) S -j<O&h~C  
{ .uzg2Kd_  
IMediaFactory factory = null; ]_NN,m>z  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) "oZ]/(  
{ %FnaS u  
  //音频媒体 m%ZJp7C  
  case ("mp3"): J_tj9+r^  
    factory = new MP3Factory(); D*+uH;ws  
    break; " @!z+x[8  
  //视频媒体 XHu Y'\;-  
case ("rm"): g ]|K@sm  
    factory = new RMFactory(); j""I,$t  
    break;   )5Yv7x(K  
  //其他类型略; bX#IE[Yp}  
} O/\L0\T  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); TQm x$  
player.Play(factory.CreateMedia()); y3T- ^  
} BcaMeb-Z  
kR%bdN  
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。 WrhC q6  
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: +}c '4hRv  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 4,L(  
{ IVD1 mk  
IMediaFactory factory = null; Q!/<=95E  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) xlVQ[Mt  
{     Eq-fR~< 9  
  case ("mp3"): grEmp9Q ?  
    factory = new MP3Factory(); lyiBRMiP|  
    break; 4fBgmL  
    //其他类型略; Iu6KW:x  
  case ("rm"): "'H$YhY]  
    factory = new RMFactory(); Ju$=Tn  
    break;   `Z]Tp1U  
  //其他类型略; FUzIuz 6  
} &fA`Od6l"  
IMedia media = factory.CreateMedia(); sZFIQ)b9  
media.Play(); F/9]{H  
} b_Ns Ch3@  
-jsNAQ  
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。 fLK*rK^{"  
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。 a5WVDh, cR  
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。 LLv~yS O  
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: V^aX^;  
?&Si P-G  
<appSettings> JDv7jy  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> K[RlR+j  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> xP 3_  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> S/-[OA>N  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> TkhbnO g6  
</appSettings> >T{9-_#P  
Tz.!  
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: $Tu%dE(OF  
private void InitMediaType() wVk2Fr(  
{ ]k Ls2? \  
cbbMediaType.Items.Clear(); :$d3}TjsA+  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) R`ajll1  
{ =O~1L m;  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 2%0z PflT  
} v :]y#y  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ^7v}wpwX\  
} j Efrxlj  
.!0),KmkK  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: %? +A.0]E  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Z"Z&X0O j  
{ F7J-@T<  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); LFy5tX#  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); I1U{t  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 5sC{5LJzC  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, `),7*gn*)  
factoryDllName).Unwrap(); ?cr;u~-=  
IMedia media = factory.CreateMedia(); o:#l r{  
media.Play(); 9F)v=  
} x P{L%.  
XG ]yfux`  
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。 ju8tNL,J  
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: gWA)V*}f  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 +B^ / =3P  
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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