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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) #e|kA&+8M  
V]cY+4Y  
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。 F=c_PQO  
一、传统过程化设计思想 Nn\\}R  
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: gZ  Si\m>  
public class MediaPlayer 3goJ(XI  
{   B\w`)c  
private void PlayMp3() H;L&G|[  
{ a{.n(M  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _( Cp   
} 0~+:~$VrT  
CU&,Kq@  
private void PlayWav() dK$dQR#  
{ +:Zi(SuS]  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); !+l, m8Hly  
} <a3XV  
h2 <$L  
public void Play(string audioType) 7!)%%K.z6  
{   Z%Kj^ M  
  switch (audioType.ToLower()) ,Ou)F;r  
  { ,FO|'l  
    case ("mp3"): 7NEn+OI4  
    PlayMp3(); \OH:xW~  
    break; yh<aFYdk  
    case ("wav"): @ U|u _S@  
    PlayWav(); =c 4U%d2  
    break;       n\Nl2u& m  
  }   >fQN"(tf  
} )YnN9"8  
} v$Z1Lh  
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。 e)7r  
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。 u>#'Y+7  
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! ;zODp+4@Q  
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。 &rKhB-18)  
二、面向对象设计思想 ny}utO  
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! &9tsk#bA.g  
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: IuD<lMeJ J  
public class MP3 HS9U.G>  
{ k=}hY+/=  
public void Play() ;GSj }Nq  
{ *uR'eXW  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ~~mQ  
} cyyFIJj]  
} Vo()J4L  
;{RQ+ZX'[  
public class WAV 5N0H^  
{ @}:(t{>;e7  
public void Play() g;T`~  
{ ,H8P mn?  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); we3t,?`rk7  
} *d 4D9(  
} PoZBiw@  
t|%ul6{gz  
Public class MediaPlayer \&fK8H1  
{ aoN[mV '  
  switch (audioType.ToLower()) ; V8 =B8w  
  { -L@=j  
    case ("mp3"): 9L,T@#7  
        MP3 m = new MP3(); rcCM x"L=  
    m.Play(); gC_U7aw  
    break; ?FyA2q!  
    case ("wav"): "\ md  
    WAV w = new WAV(); +FI]0r  
w.Play(); 1ARIZ;H  
    break;       n7vi@^lf(  
  } a9%# J^ !  
}   ja2LXM  
  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。 * -)aGL  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) c{[WOrA~#  
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。 0:nyOx(;  
public class AudioMedia ``{xm1GK  
{ C'Q} Z_  
public void Play() > ewcD{bt  
{ P:G^@B3^  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); Y&nY]VV  
} 8Pq|jK "  
} %VgR *  
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)。 +m_quQ/ys  
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: sHNt>5p  
public abstract class AudioMedia w5p+Yx=q  
{ ^VD14V3  
public abstract void Play(); NeYj[Q~xy  
} o}BaZ|iZ2  
dXZV1e1b&#  
public class MP3:AudioMedia u7K0m! jW  
{ EG,RlmcPp  
public override void Play() tlE+G@|^  
{ (c;$^xZK  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); -70Ut 4B  
} `3~w#?+=*  
} cYK3>p A  
O:4.xe  
public class WAV:AudioMedia .Y!] {c  
{ 1&\ A#  
public override void Play() iDp'M`(6h  
{ ""-#b^DQ  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); a "*DJ&  
} t[>y=89  
} %mLQ'$  
vU5a`0mH  
public class MediaPlayer <Z^P8nu  
{   ')]K&  
  //根据需要完成任务的单向分派 M[aF3bbN  
public void Play(AudioMedia media) <_X`D4g]XO  
{   "VEA71  
  media.Play(); _^{!`*S  
} e)Q{yO  
} wNzALfS  
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)。 V5 $J  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 |^ z?(?w  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: 4dv5  
public abstract class VideoMedia ~M@'=Q*~  
{ d1&RK2  
public abstract void Play(); i7@qfe$fR  
} Dw\)!,,i7U  
j+B+>r ^  
public class RM:VideoMedia V4c$V]7  
{ aI8k:FK"  
public override void Play() lHg&|S&J  
{ cT8b$P5w  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); bwH l}3  
} 2=?/$A9p  
} Iud]*5W  
if|j)h&  
public class MPEG:VideoMedia wW5:p]<Y  
{ 8&q|*/2  
public override void Play() =_(i#}"A  
{ <Q-Y$ ^\  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); D%PrwfR  
} m@Ziif-A  
} eVRFb#EU0e  
uU_0t;oR3  
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。 `S&(J2KV  
  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: # X~{p4Lr  
x2@Q5|a  
public interface IMedia )(&Z&2~A  
{ ql Z()  
void Play(); `R}q&|o7<  
} fpj,~+  
2&L2G'  
public abstract class AudioMedia:IMedia Mi|PhDXMh  
{ ZS\ jbii8  
public abstract void Play(); -,;r %7T  
} #bFJ6;g=V  
T#L/HD  
public abstract class VideoMedia:IMedia E=Z;T   
{ *rs@6BSj  
public abstract void Play(); 6fP"I_c  
} H;#3S<  
f:/[  
这样再更改MediaPlayer类的代码: I-@A{vvPK  
public class MediaPlayer Fpz)@0K;  
{   fSe$w#*I  
public void Play(IMedia media) +/">]QJ  
{   tbx* }uy2  
  media.Play(); v]"W.<B,  
} (e:@7W)L  
} ba=-F4?  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 )qg cz<p?W  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 \S]"nHX  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 qs96($  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ^jY'Hj.Bs  
{ @P1#)  
IMedia media = null; i|- 6  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ]n8 5.DF  
{ xJ/<G$LNJ0  
  case ("mp3"): zz4TJ('  
    media = new MP3(); KW3Dr`A  
    break; `v]|x,l+C  
        //其它类型略; Ec44JD  
  case ("rm"): ,BUDo9h  
    media = new RM(); a>3#z2#  
    break;   hKZ<PwBi  
  //其它类型略;  73:y&U  
} L7~9u|7a#  
MediaPlayer player = new MediaPlayer();  j|Q*L<J  
player.Play(media); vG`;2laY  
} Dy_ayxm  
 j-H2h  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 MLu@|Xgh  
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。 ;y"=3-=vM"  
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。 K,ccM[hu|  
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。 M_<? <>|  
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: A/WmVv6  
public interface IMediaFactory l ~b  
{ ,'7 X|z/_>  
IMedia CreateMedia(); G*oqhep  
} .(RX;.lw  
1 P0)La#  
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: SFj:|S=v6j  
public class MP3Factory:IMediaFactory f Fr[ &\[  
{ NCid`a$  
public IMedia CreateMedia() *OX;ZQg0  
{ RM5$O+"  
  return new MP3(); HDV@d^]-  
} )<<}8Fs  
} D-v}@tS'  
//其它工厂略; vr:5+wew  
~8A !..Z  
public class RMFactory:IMediaFactory <k41j=d  
{ n7CwGN%  
public IMedia CreateMedia() JB}jt)ol%  
{ aMLtZ7i>  
  return new RM(); pGwBhZnb>  
} a 8(mU%  
} 2^V/>|W>w  
//其它工厂略; IP#?$X  
4s <|8   
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。 AA&5wDMV>  
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: w~}*MsB  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) L/39<&W  
{ @xq jAcfg  
IMediaFactory factory = null; w1N-`S:  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) UP+4xG  
{ _e9S"``  
  //音频媒体 Z(~v{c %<  
  case ("mp3"): `S&.gPE2  
    factory = new MP3Factory(); /'g/yBY  
    break; ]:K[{3iM  
  //视频媒体 gO9\pI 2  
case ("rm"): '1f:8  
    factory = new RMFactory(); v}>5!*  
    break;   d i;Fj  
  //其他类型略; u/,ng&!  
} usFhcU  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); GcHy`bQbiX  
player.Play(factory.CreateMedia()); 79Y;Zgv  
} 9_/dj"5  
an<loL W  
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。 p10i_<J]=  
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: 8b!-2d:*  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 8s@k0T<O  
{ `#Yv(a2TY  
IMediaFactory factory = null; *D_pFS^l  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) :5 zXW;s  
{     aR@s. ll  
  case ("mp3"): 61*inGRB  
    factory = new MP3Factory(); & 6-8$  
    break; Dau'VtzN  
    //其他类型略; 9NPOdt:@  
  case ("rm"): P&2/J%@zG  
    factory = new RMFactory(); l` M7a9*U  
    break;   N Dg*8i  
  //其他类型略; B}|(/a@*  
} ' Akt5q  
IMedia media = factory.CreateMedia(); c c^I9g~  
media.Play(); .~L^h/)Gjy  
} 'U %L\v,  
/^jV-Z`  
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。 9U=~t%qW$  
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。 x_eR/B>  
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。 ZR"BxE0_k  
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: x]X!nx6G  
$SAk|  
<appSettings> 8<w8"B.i  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> )8244;  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 2dpTU=K4  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> <lxE^M  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> /#]4lFk:h  
</appSettings> g5,Bj  
Qjl.O HO  
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: CKau\N7T  
private void InitMediaType() =4H"&Eu{  
{ *|F ;An.N^  
cbbMediaType.Items.Clear(); U`HSq=J  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) N%K%0o-  
{  E qc,/  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 8E:d!?<^&I  
} gWZzOH*  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ,f(:i^iz!  
} j1 Q"s(  
*>%tx k:)  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ra[*E4P9L*  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) xD|CQo}:  
{ S7fX1y[  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); )kl(}.9X  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); X u+^41  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; /ivA[LSS  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, E2Jmo5yJR  
factoryDllName).Unwrap(); ivb?B,Lz0  
IMedia media = factory.CreateMedia(); I6B`G Im5  
media.Play(); }kK6"]Tj  
} Munal=wL  
<RFT W}f!  
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。 l2lyi  
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: [G=+f6 a  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 "dN4EA&QJ  
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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