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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) (D&3G;0tK  
uym*a4J  
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。 XJ\DVZ  
一、传统过程化设计思想 (gU!=F?#m  
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: rfJz8uF%  
public class MediaPlayer |F[+k e  
{   XFpjYwn  
private void PlayMp3() ]7BvvQ  
{ UHkMn  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 5 PJhEB  
} ,PW'#U:  
7U"g3 a)=  
private void PlayWav() mdDOvm:&  
{ _8J.fT$${  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); TDjm2R~9FS  
} HM1Fz\Sf  
~jk|4`I?T  
public void Play(string audioType) -3 *]G^y2  
{   o#Dk& cH  
  switch (audioType.ToLower()) 4.aZ# c91_  
  { ZvX*t)VjTz  
    case ("mp3"): _< V)-Y  
    PlayMp3(); exUFS5d  
    break; MKk\ u9  
    case ("wav"): ?e4YGOe.  
    PlayWav(); {\1?ZrCI&  
    break;       k]|~>9eY]  
  }   yx[/|nZDC4  
} rXP,\ ]r+  
} 8kIksy  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 & J'idYD  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 }R2u@%n{  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! pah'>dAL  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 R) h#Vc(  
二、面向对象设计思想 \*?~Yj #  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! G~a ZJ,  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: VCkq"f7c w  
public class MP3 &Z@o Q  
{ RbnVL$c  
public void Play() N>`Aw^ _@&  
{ +Kc  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); &r /Mi%  
} g:@#@1rB6  
} t =iIY`Md%  
H%td hu\e  
public class WAV %wy.TN  
{ >]TWXmx/w  
public void Play() :3Ox~o  
{ 0#hlsfc]\  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); T7%S #0,p  
} H*R"ntI?w  
} >+1duAC  
"(O>=F&  
Public class MediaPlayer .`eN8Dl1  
{ FVKTbvYn  
  switch (audioType.ToLower()) CAhXQ7w'Z  
  { 2%m BK  
    case ("mp3"): q]-r@yF  
        MP3 m = new MP3(); ouQ T  
    m.Play(); p6V0`5@t  
    break; f$$/H>MJ  
    case ("wav"): g! |kp?  
    WAV w = new WAV(); Lqa4Vi  
w.Play(); wP@(?z  
    break;       vk^xT  
  } P= NDS2  
}   8nV+e~-w  
  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。 Jnov<+  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) ,f>k%_U}  
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。 _Fl9>C"u  
public class AudioMedia Svmy(w~m  
{ :"c*s4  
public void Play() h2R::/2.  
{ /U9"wvg  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); #"~<HG}bR/  
} li.;IWb0+)  
} sO@Tf\d  
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)。 H.MI5O(Q  
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: O\ r0bUPE  
public abstract class AudioMedia {P_.~0pc*  
{ 6i/(5 nQ  
public abstract void Play(); .ioEI sg  
} xy;;zOh`  
R\[e!g*I  
public class MP3:AudioMedia I!K6o.|1  
{ 3!]rmZ-W  
public override void Play() (GfZ*  
{ =Xr.'(U  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); KZf+MSq? B  
} Q~Wqy~tS  
} s$j,9uRr  
InI$:kJ  
public class WAV:AudioMedia ww1[rCh\+  
{ ]/L0,^RI  
public override void Play() <e6#lFQqK  
{ OneY_<*a<  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Q=$2c[Uk  
} J|73.&B  
} vFmZ<C' )  
tCt#%7J;a  
public class MediaPlayer 9->if/r,o  
{   t?FBG4  
  //根据需要完成任务的单向分派 ?:0Jav  
public void Play(AudioMedia media) M o|2}nf  
{   (E1~H0^  
  media.Play(); >m\(6x8RE  
} m8[j #=h  
} v]UwJz3<  
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)。 (T oUgVW1N  
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。 xAm6BB c  
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: a%0EiU  
public abstract class VideoMedia QMm%@zH  
{ [$UI8tV  
public abstract void Play(); t]G:L}AOl  
} J{G?-+`  
@H8EWTZ  
public class RM:VideoMedia s eJ^s@H5l  
{ {' H(g[k  
public override void Play() :ShT|n7  
{ f|g g  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); <#4h}_xA%  
} E]r?{t`]  
} owv[M6lbD  
H\[W/"  
public class MPEG:VideoMedia wMN]~|z>  
{ &K,i f  
public override void Play() R4d=S4 i  
{ Tlr v={  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); Xch~ 1K  
} .=; ;  
} )V9bI(v  
lp8v0e4  
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。 dj%!I:Q>u  
  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: <1!O1ab  
#g!.T g'  
public interface IMedia 2 yz _  
{ _q^E,P  
void Play(); hi[pVk~B)  
} <~=Vg  
a8Wwq?@  
public abstract class AudioMedia:IMedia xgtR6E^k  
{ }Y4qS  
public abstract void Play(); 8q7b_Pq1U  
} 3G4-^hY<  
c:.eGH_f  
public abstract class VideoMedia:IMedia &%Tj/Qx  
{ ,R|BG  
public abstract void Play(); 93hxSRw  
} 0{SL&<&  
ddR>7d}N  
这样再更改MediaPlayer类的代码: C7AUsYM  
public class MediaPlayer Ek}A]zC  
{   9N3eN  
public void Play(IMedia media) d'sZxU  
{   kcx Ad   
  media.Play(); x,Vr=FB  
} )`D:F>p*  
} 2J;g{95z  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 /Ci<xmP  
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。 ;A[Q2(w+  
  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。 $ME)#(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) !|>"o7  
{ U/BR*Zn]*  
IMedia media = null; teVM*-  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Z/J y'$x  
{ #$y?v%^  
  case ("mp3"): T[A 69O]v  
    media = new MP3(); :~^ (g$Z  
    break; L/^I*p,  
        //其它类型略; ?z u8)U  
  case ("rm"): ig &Y  
    media = new RM(); E4xa[iZ  
    break;   PUX;I0Cf  
  //其它类型略; v.5+7,4  
} YK~%xo  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 1-QS~)+  
player.Play(media); EJ@ ~/)<  
} ~PNub E  
W@!S%Y9  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 ;9g2?-svw  
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。 OZ!^ak  
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。 4E?Oky#}-  
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。 6LZ;T.0o  
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: S21,VpW\  
public interface IMediaFactory ^Zp>G{QL{  
{ dcT80sOC  
IMedia CreateMedia(); L j$;:/G  
} \nqS+on]  
G*v,GR  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: }o{(S%%  
public class MP3Factory:IMediaFactory c[Zje7 @  
{ %u5]>]M+  
public IMedia CreateMedia() Om {'1  
{ ;jTN | i'  
  return new MP3(); 7"xd1l?zz  
} 6S\8$  
} {FTqu.  
//其它工厂略; @xZR9Z8]L  
RCLeA=/N@0  
public class RMFactory:IMediaFactory ~^b/(  
{ u> / TE  
public IMedia CreateMedia() \5cpFj5%  
{ }4S6Xe  
  return new RM(); ;6hOx(>`=  
} 2)~> R  
} 1@=po)Hnp  
//其它工厂略; !5?<% *  
=E{`^IT'R  
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。 da~],MN  
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: 3{(/x1 a,4  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ua `RJ  
{ NW)1#]gg%  
IMediaFactory factory = null; gv{ >`AN  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) j 1HW._G  
{ ^y4Z+Gu[  
  //音频媒体 /|&*QLy  
  case ("mp3"): kz7(Z'pw  
    factory = new MP3Factory(); 4I5Y,g{6+  
    break; Ld-_,-n  
  //视频媒体 IdxzE_@  
case ("rm"): W'TaBuCb  
    factory = new RMFactory(); pcI uN  
    break;   S>; 5[l 4  
  //其他类型略; 9 JK Ew  
} HLHz2-lI  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 7})[lL`\s  
player.Play(factory.CreateMedia()); cPc</[x[W  
} ]]j;/TiG  
gbagi+8s`%  
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。 dcWD(-  
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: jm r"D>  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Q.c\/&  
{ m9}P9 ?  
IMediaFactory factory = null; w.-!UD9/.x  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) *G 9V'9  
{     -`TEVS?`l  
  case ("mp3"): 9k[9P;"F:  
    factory = new MP3Factory(); XHGFf_kW_N  
    break; LB?u8>a' I  
    //其他类型略; %GIr&V4|  
  case ("rm"): `x%>8/  
    factory = new RMFactory(); "Os_vlapHo  
    break;   xFg>SJ7]  
  //其他类型略; u,Kly<0j  
} S?BG_J6A7  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 26x[X.C:  
media.Play(); 1 I",L&S1  
} {P#|zp4C{  
&UlWCOo8  
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。 CQDkFQq-dq  
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。 1hNq8*|  
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。 *bpD`s @  
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: 6/dI6C!  
Tkgs]q79  
<appSettings> IRqy%@)  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 42ivT_H  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> iM 3V=&)  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> i8HTzv"J  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> {U !g.rh  
</appSettings> 1D!<'`)AY  
#@nezu2  
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: LC!bIm5'  
private void InitMediaType() LvYB7<zk>  
{ x# 5A(g  
cbbMediaType.Items.Clear(); >t_6B~x9  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ?= fyc1  
{ F`]2O:[  
    cbbMediaType.Item.Add(key); WQO) =n  
} G9<X_  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; /fV;^=:8c  
} ?#UO./"  
OprkR  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: OY@ %p}l  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) vd4ytC  
{ PXNh&N  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); WVvvI9  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); (7=9++uU  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; %vi<Ase g  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Vj>8a)"B5a  
factoryDllName).Unwrap(); sZF6h=67D  
IMedia media = factory.CreateMedia(); <0q;NrvUb  
media.Play(); by/jYg)+  
} Hc(OI|z~  
kt$jm)UI~l  
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。 XACm[NY_  
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: ]-QA'Lq  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ,:\|7F  
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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