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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) 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) `Up<;  
{   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  
} T a/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@E u)  
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."); KbwWrf>  
} [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$fg  
} \f{C2d/6j  
W*U\79H  
public class MediaPlayer `86 9XE  
{   `?Y/:4  
  //根据需要完成任务的单向分派 Sl 6}5  
public void Play(AudioMedia media) &+*jTE  
{   ]MB ^0:F-  
  media.Play(); pazFVzT  
} 5jYRIvM[Q~  
} Ah)7A|0rT  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 t5eux&C  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 IOIGLtB  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: ;TaT=%  
public abstract class VideoMedia H%])>  
{ 0kC!v,  
public abstract void Play(); Y%wF;I1x  
} >nl *aN  
9IIe:  
public class RM:VideoMedia KZDB\T  
{ 'M G)noN5  
public override void Play() 2I>CA [qp  
{ %W`pTvF  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); x%x[5.CT  
} 40q8,M  
} `^w5/v#  
NO9Jre  
public class MPEG:VideoMedia ;o8cfD.z  
{ Xb;CY9&  
public override void Play() AK [9fxrE  
{ ADHe! [6q  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); {}lw%d?A  
} YTYYb#"Q  
} 2@^8{  
'-ACNgNn  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 dks0  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: QZ{:#iuig  
;J?!D x  
public interface IMedia Lb/a _8<E?  
{ uO BpMAJ  
void Play(); yil{RfBEr_  
} i>e75`9  
|dXS+R1  
public abstract class AudioMedia:IMedia .GS|H d  
{ d~[ >%&  
public abstract void Play(); nGyY`wt&Rg  
} 44_n5vp,T  
M)3h 4yQ  
public abstract class VideoMedia:IMedia D;:lw]  
{ ?rHc%H  
public abstract void Play(); \6@}HFH  
} <cWo]T`X!  
 '5[L []A  
这样再更改MediaPlayer类的代码: G m.v-T$  
public class MediaPlayer l}<s~ip  
{   #Q|$&b  
public void Play(IMedia media) !5=3Y4bg1  
{    i4Fw+Z  
  media.Play(); ,Xb:f/lB  
} rU'&o) a^  
} #UGbSOoCtn  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 oA42?I ^  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 8SKDL[rN  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 w@oq.K  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) VDQ&Bm JE  
{ LU%g>?m.]  
IMedia media = null; <vbk@d  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) hr)TC-  
{ !TG"AW  
  case ("mp3"): 1uD}V7_y"  
    media = new MP3(); \>jK\j  
    break; fxiq,o0  
        //其它类型略; 1hRC Bwx  
  case ("rm"): Kk??}  
    media = new RM(); b!UT<:o  
    break;   {`1zVTp[<  
  //其它类型略; [i&tE.7  
} lUWjm%|  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Q>z0?%B  
player.Play(media); B"{CWH O  
} %`g qV9a  
a_Xh(d$  
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  
{ -KO E2f  
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=xt`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  
>_tn7Z0 L  
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&Bf  
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: K^?/  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 W 4~a`D7  
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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