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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) I u~aTgHX%  
"jJdUFN  
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。 >wk=`&+V@  
一、传统过程化设计思想 b;`#Sea  
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: VE"0 VB.  
public class MediaPlayer &R FM d=  
{   oy2dA  
private void PlayMp3() $4*E\G8  
{ C+]q  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); x*"pDI0k)  
} pkV\D  
:mV7)oWH  
private void PlayWav() _E<O+leWf  
{ X1V}%@3:  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); MN M>  
} b, **$  
CE7pg&dJ)i  
public void Play(string audioType) e9hVX[uq  
{   6dR-HhF  
  switch (audioType.ToLower()) m>-^ K  
  { 9c5G6n0  
    case ("mp3"): ah"MzU)  
    PlayMp3(); 9q)nNX<$)  
    break; L5qCv -{  
    case ("wav"): I;.! hV>E  
    PlayWav(); ;/^]|  
    break;       - Zoo)  
  }   dYew 7  
} Y=Ar3O*F  
} %)hIpxOrX  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 Gp3nR<+  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 ic{.#R.BY  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! %f> |fs  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 >7(~'#x8A"  
二、面向对象设计思想 5) n:<U*  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! -2jBs-z  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: ;'Vipj   
public class MP3 vD)A)  
{ V.QzMF"o  
public void Play() Dss/>! mN  
{ ?ZuD _L-i  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); >upXt?  
} Xm^h5jAr  
} eYD9#y  
@F(3*5c_Y  
public class WAV C`th^dqBV  
{ B:A1W{l  
public void Play() k.=S+#"}  
{ (|a$N.e&K  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); x+*L5$;h  
} o~.o^0Y  
} $YGIN7_Gg  
U3|&Jee  
Public class MediaPlayer .t^UK#@#4  
{ L4/TI(MP  
  switch (audioType.ToLower()) F3Ak'h{Ay  
  { */5<L99v  
    case ("mp3"): fdq^!MWTi  
        MP3 m = new MP3(); 6PQJgki  
    m.Play(); z5yb$-j  
    break; ;*g*DIR  
    case ("wav"): ]dGr1 ncu  
    WAV w = new WAV(); !AD0 -fZ  
w.Play(); /!{A=N  
    break;       H?=pWB  
  } '[=yfh   
}   X4P}aC  
  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。 sQ>B_Y!  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) b!^M}s6  
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。 RZ<+AX9R  
public class AudioMedia %+7T9>+  
{ r_V2 J{B  
public void Play() EYJi6#  
{ Ot2zhR )  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 94'k 7_q  
} )S wG+k,  
} V$Xl^#tN  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 uku}Mr"p  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: lEyG9Xvi  
public abstract class AudioMedia WK_y1(v>  
{ GEe 0@q#YA  
public abstract void Play(); %g]$Vfpy  
} ?LV-W  
_/N'I7g  
public class MP3:AudioMedia 0x>/6 <<  
{ L&DF,fWsF&  
public override void Play() G1?0Q_RN  
{ I4o =6ts  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); MKVfy:g%So  
} F; MF:;mM  
} M8#*zCp{5  
!HdvCYB>  
public class WAV:AudioMedia j2 o1"  
{ n2jvXLJq  
public override void Play() r{_B:  
{ V &mH#k  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 0U~;%N+lv  
} _Ra<|NVQh  
} #4P3xa  
U=&^H!LVY  
public class MediaPlayer {XDY:`vZ}  
{   Uxk[O  
  //根据需要完成任务的单向分派 ]M+VSU  
public void Play(AudioMedia media) Z92iil;t  
{   ~|r'2V*  
  media.Play(); $TD~k;   
} `FzYvd"N  
} \ifK~?  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 n2xLgK=  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 Ss#@=:"P  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: |P,zGy  
public abstract class VideoMedia !^)wPmk  
{ `?zg3GD_  
public abstract void Play(); o[bE  
} 96"yNqBf  
V9fGVDl;  
public class RM:VideoMedia ;0w^ud  
{ W.#}q K" q  
public override void Play() G%P>A g  
{ Hhe{ +W@~  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); yyY~ *Le  
} `2x H7a-  
} {) :%Wn M9  
#gW /qJ  
public class MPEG:VideoMedia b)on A|  
{ _KB{J7bs<a  
public override void Play() V>b2b5QAH,  
{ Ow cVPu_  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); '%zN  
} W>5vRwx00  
} ,hpH!J'5f/  
e2]4a3  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 h`wMi}q'D  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: 54q4CagFq  
H&w:`JYDL3  
public interface IMedia w(76H^e  
{ ID67?:%r  
void Play(); /9x{^  
} g$*/ XSr(  
fm(mO%  
public abstract class AudioMedia:IMedia @4IW=V  
{ g>2aIun_Q  
public abstract void Play();  0dgP  
} b]!9eV$  
G(U9rJ9  
public abstract class VideoMedia:IMedia lLb:f6N  
{ @s_3 0+  
public abstract void Play(); _GVE^yW~z  
} U@Z>/ q  
nNt*} k  
这样再更改MediaPlayer类的代码: X+=-f^)&  
public class MediaPlayer Nls83 W  
{   E,{GU  
public void Play(IMedia media) {>8Pl2J  
{   z%(Fo2)^  
  media.Play(); &49u5&TiP  
} &+mV7o  
} V ]79vC  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 aWyUu/g<A`  
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。 )v[XmJ>H~o  
  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。 8F#osN  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 63W{U/*aao  
{ bGbqfO`  
IMedia media = null; _f cS>/<a  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) "j{i,&Y$_  
{ nz4<pvC,*  
  case ("mp3"): *IC^IC:  
    media = new MP3(); A_!QrM  
    break; O0^?f/&k  
        //其它类型略; `/#f?Hk=  
  case ("rm"): WfTD7?\dw  
    media = new RM(); 6cM<>&e  
    break;   \)ip>{WG  
  //其它类型略; = 96G8hlT  
} Zp?4uQ)[W  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 7ftR 4  
player.Play(media); ,4[dLWU  
} MkwU<ae AB  
*HR +a#o  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 )2xE z  
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。 QV7,G9  
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。 cv}aS_`f  
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。 <OTWT`G2  
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: 5sCFzo<=vh  
public interface IMediaFactory }91*4@B7  
{ AXs=1  e  
IMedia CreateMedia(); 5iVQc-m&  
} $9 K(F~/  
pz{'1\_+9  
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: )zU:  
public class MP3Factory:IMediaFactory i3#'*7f%j  
{ 8".2)W4*  
public IMedia CreateMedia() #ZJMlJ:q`"  
{ aX;A==>  
  return new MP3(); I,b9t\(6  
} %SAw;ZtQ:  
} `Oq M8U @  
//其它工厂略; ;j{7!GeKa  
YTK^ijmU6x  
public class RMFactory:IMediaFactory MaO"#{i  
{ gH[,Xx?BN!  
public IMedia CreateMedia() Ojq]HM6f  
{ zJ+3g!  
  return new RM(); mzWP8Hlw  
} l _+6=u  
} O sQkA2=  
//其它工厂略; #uSK#>H_!  
.wmnnvtl,  
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。 wd[eJcQ,  
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 d9CsvW  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 4WC9US-k  
{ C-m*?))go  
IMediaFactory factory = null; `5q ;ssu  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ,> n% ~'gb  
{ 5Fm av5  
  //音频媒体 8TE>IPjm  
  case ("mp3"): {CtR+4KD  
    factory = new MP3Factory(); d|XmasGN  
    break; ?s?$d&h  
  //视频媒体 =7%o E[  
case ("rm"): V|'1tB=;*1  
    factory = new RMFactory(); !nd*W"_gQ/  
    break;   .6 3=(o  
  //其他类型略; E V2  )  
} iXFP5a>|  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); * RWm47  
player.Play(factory.CreateMedia()); PY`L$e  
} 0w %[  
UL( lf}M  
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。 KVkMU?6  
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: ]5' d&f  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (CJ.BHu]  
{ )55\4<ty  
IMediaFactory factory = null; Z o=]dBp.  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) PE"v*9k  
{     9XLFHV("  
  case ("mp3"): <@G8ni  
    factory = new MP3Factory(); #]E(N~  
    break; gd7^3q[$h  
    //其他类型略; t 9^A(Vh"-  
  case ("rm"): e)H!uR  
    factory = new RMFactory(); #aar9  
    break;   +/rH(Ni  
  //其他类型略; >Kivuc  
} c+kU o$  
IMedia media = factory.CreateMedia(); >\2:\wI  
media.Play(); %0,-.(h  
} [q*%U4qGO  
;@3FF  
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。 !TKkec8$  
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。 :7g=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。 V0*3;n  
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: 80pid[F  
id^sr Mw  
<appSettings> +G F#?X0^  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> zR;X*q"T$4  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" />  d$W  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Zg~nlO2  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> @+LfQY  
</appSettings> \4d.sy0&>-  
| ?yo 3  
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: e>}}:Ud  
private void InitMediaType() F {+`uG  
{ T?Fcohz(  
cbbMediaType.Items.Clear(); "LhvzM-<8  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ziE*'p  
{ S4^N^lQ]  
    cbbMediaType.Item.Add(key); C? 4JXW  
} V 9wI\0  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; %+)o'nf"U  
} R\|lt)h  
N|g;W  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 5kypMHJm  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) =Fdg/X1  
{ }- Wa`t7U  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 8zMu7,E  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); [|l?2j\  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; jMpD+Mb  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, H'HSD,>(  
factoryDllName).Unwrap(); Ag@;  
IMedia media = factory.CreateMedia(); @}kv-*  
media.Play(); ;,]P=Ey  
} + T8B:  
2=_g 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。 /JT#^Y  
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: Bp@v,)8*  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 1T[et-  
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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