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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) mzgfFNm^G)  
g 7H(PF?  
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。 2+XA X:YD  
一、传统过程化设计思想 WyiQoN'q  
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: 2^7`mES  
public class MediaPlayer z{QqY.Gu{G  
{   =s6 opL)  
private void PlayMp3() !nnC3y{G  
{ 'g\4O3&_  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); W>r+h-kR  
} E1 2uZ$X  
jP.dDYc  
private void PlayWav() =3P)q"  
{ p_4<6{KEt  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); xmoxZW:  
} YmG("z  
SpBy3wd  
public void Play(string audioType) #'`{Qv0,  
{   %hP^%'G  
  switch (audioType.ToLower()) Mtx4'WZ  
  { y~V(aih}D  
    case ("mp3"): :`sUt1Fw.  
    PlayMp3(); HzJz+ x:  
    break; %C]>9."  
    case ("wav"): 6S #Cl>v  
    PlayWav(); U<XG{<2  
    break;       z$sGv19pB  
  }   EqiY\/S  
} fP1! )po  
} ar,7S&s H  
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。 XWw804ir  
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。 rm_Nn8p,  
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! wd6owr  
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。 zuCSj~  
二、面向对象设计思想 =(^3}x  
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! 9+N-eW_U  
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: `vV7c`K?  
public class MP3 ssL\g`xe  
{ \)e'`29;  
public void Play() \2z>?i)  
{ qQa}wcU'9p  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 73-p*o(pt  
} $cg cX  
} 9YGY,s x  
Y:`&=wjP~  
public class WAV '"Nr,vQo  
{ nt<]d\o0  
public void Play() pfPz8L.7  
{ E-FUlOG&  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); #9s,# }  
} TqQ[_RKg2  
} + T+#q@  
u? EN  
Public class MediaPlayer zm#  ?W  
{ ^rz_f{c]-  
  switch (audioType.ToLower()) [>9is=>o.  
  { x1<|hTPk  
    case ("mp3"): Fzcwy V   
        MP3 m = new MP3(); YYS0`  
    m.Play(); >Gu M]qn  
    break; $Kd>:f=A  
    case ("wav"): 3U}%2ARo_  
    WAV w = new WAV(); y>LBl]  
w.Play(); bK7J}8hH  
    break;       d_ CT $  
  } MfkZ  
}   #;S*V"  
  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。 w(F%^o\  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) a.Vuu)+Quw  
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。 zeRyL3fnmb  
public class AudioMedia SWLo|)@[/  
{ ('~LMu_  
public void Play() !m$jk2<  
{ #E]59_  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); Va8&Z  
} !9x}  
} h];I{crh  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 AwN!;t_0+N  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: 'q.!|G2U  
public abstract class AudioMedia IA(5?7x`<  
{ `X8F`5&U\f  
public abstract void Play(); E"0>yl)  
} Ho%CDz z  
4P0}+  
public class MP3:AudioMedia x"g&#Vq ~  
{ _f{{( 7  
public override void Play() /tLVX} &  
{ |hQ;l|SWg  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); OJxl<Q=z  
} pJ{Y lS{  
} svSVG:48  
/<3UQLMa  
public class WAV:AudioMedia fR|A(u#9  
{ oU/5 a>9~  
public override void Play() ;Xw~D_uv  
{ s@C}P  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); H>C=zo,oiC  
} ctUp=po  
} yHGADH0B  
O@P"MXEG  
public class MediaPlayer j39wA~ K  
{   n*$ g]G$  
  //根据需要完成任务的单向分派 o}!PQ#`M  
public void Play(AudioMedia media) Lr<cMK<  
{   T;uX4,|(  
  media.Play(); If.r5z9  
} ix$bRdl  
} $u.z*b_yy  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 % `3jL7|  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 ]?*wbxU0  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: /o[w4d8  
public abstract class VideoMedia ?8$Q-1=  
{ c|%6e(g"L  
public abstract void Play(); nK,w]{<wG!  
} v1[29t<I!  
*or(1DXP8  
public class RM:VideoMedia OCUr{Nh  
{ d5.4l&\u  
public override void Play() JO;Uus{?  
{ TN.rrop`#g  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ] @'!lhLi  
} $k?>DP 4  
} j F>[?L  
FtZ?C@1/  
public class MPEG:VideoMedia M{\I8oOg  
{ #?E"x/$Y6  
public override void Play() u"8yK5!  
{ O}P`P'Y|'  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); /,dz@   
} g :OI  
} 7"##]m.  
@oNXZRg6  
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。  <Uur^uB  
  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: JVJMgim)0  
d1*<Ll9K  
public interface IMedia C}X\|J  
{ :Al!1BJQ  
void Play(); 7 &\yj9  
} !<oe=)Iz|  
Z G:{[sT  
public abstract class AudioMedia:IMedia ;`Z{7'^U  
{ omFz@  
public abstract void Play(); H.;Q+A,8^  
} *I+Q~4  
lMt=|66  
public abstract class VideoMedia:IMedia 7nSxi+6e  
{ 0%B/,/PxD  
public abstract void Play(); \^LFkp  
} B:<VA=  
k!^{eOM  
这样再更改MediaPlayer类的代码: *hrvYil2b  
public class MediaPlayer [KQi.u  
{   TrNF=x>  
public void Play(IMedia media) gr{ DWCK  
{   gIfh3D=yX  
  media.Play(); @ZJS&23E  
} Zfw,7am/  
} [;N'=]`  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 y} '@R$  
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。 JT?h1v<H]  
  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。 [Pp'Ye~K@c  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) rOYx b }1  
{ pYg/Zm Jd  
IMedia media = null; "4Nt\WQ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) xk5 ]^yDp  
{ 5G#n"}T  
  case ("mp3"): K"6vXv4QO  
    media = new MP3(); :0/ 7,i  
    break; ZcsZ$qt^  
        //其它类型略; V9vTsmo(  
  case ("rm"): Wqnc{oq |$  
    media = new RM(); VTM/hJmwJ  
    break;   ~u{uZ(~  
  //其它类型略; Qrv<lE1V;  
} m 5.Zu.  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); GyIV Hby  
player.Play(media); D9df=lv mD  
} +vH4MwG$.&  
>?b!QU* a  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 R-:2HRaA  
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。 pmM9,6P4@  
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。 }C:r 9? T  
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。 ]d]]'Hk  
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: 5R-6ji  
public interface IMediaFactory s%S  
{ CAJ'zA|o  
IMedia CreateMedia(); EPm/r  
} $ `c:&  
.8R@2c`}Cs  
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: 3F3A%C%  
public class MP3Factory:IMediaFactory }6#  
{ 8m MQ[#0:}  
public IMedia CreateMedia() -@s#uA h  
{ &&+H+{_Q  
  return new MP3(); b sX[UF  
} A<{{iBEI`  
} 8r{.jFGv  
//其它工厂略; fl(wV.Je|  
NJ<F>3  
public class RMFactory:IMediaFactory l;Wj]  
{ WMdg1J+~  
public IMedia CreateMedia() _U(  
{ \85i+q:LuA  
  return new RM(); $I=~S[p  
} # ] QZ  
} oxs#866x  
//其它工厂略; siI;"?  
>Ry01G]_/h  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 SU0 hma8  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: v+XJ*N[W  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) HtFDlvdy]  
{ 0S"MC9beg  
IMediaFactory factory = null; r&CiSMS*  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) uFE)17E  
{ )pa]ui\t  
  //音频媒体 #e"[^_C@!  
  case ("mp3"): D~m*!w*  
    factory = new MP3Factory(); I,tud!p`  
    break; rp$'L7lrX  
  //视频媒体 ;pAK_>  
case ("rm"): d=(mw_-?  
    factory = new RMFactory(); ^[[P*NX3  
    break;   4dlGxat  
  //其他类型略; 1?}T=)3+$  
} %EH)&k  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); & 21%zPm  
player.Play(factory.CreateMedia()); Xvu(vA  
} 7#XzrT]  
-RwE%  cr  
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。 sRs>"zAg  
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: 4s- !7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ye&;(30Oq  
{ }vuO$j  
IMediaFactory factory = null; .#gzP2 [q  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) {) XTk &"  
{     iS^QTuk3%  
  case ("mp3"): (QEG4&9  
    factory = new MP3Factory(); K+eM   
    break; x5Bk/e'  
    //其他类型略; )A6<c%d =x  
  case ("rm"): pi(m7Ci"  
    factory = new RMFactory(); q9"96({\@  
    break;   y[;>#j$  
  //其他类型略; >MZ/|`[M  
} {: /}NpA$  
IMedia media = factory.CreateMedia(); m O_af  
media.Play(); )lkjqFQ(  
} *4'"2"  
2y4bwi  
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。 ,tFg4k[  
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。 MgZ/(X E  
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。 "oyo#-5z  
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: )0`C@um  
m67V_s,7B  
<appSettings> UQsN'r\tS  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> M\j.8jG  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> z{q`GwW  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> _`X:jj>  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> Eci\a]  
</appSettings> UKGPtKE<  
C!gZN9-  
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: &{:-]g\  
private void InitMediaType() e-;}366}  
{ T{ "(\X$  
cbbMediaType.Items.Clear(); BT$_@%ea&  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) i b m4fa  
{ 9c],<;{'  
    cbbMediaType.Item.Add(key); BtZyn7a  
} SbZ6t$"  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; f);FoVa6  
} z:O8Ls^\T  
!D6]JPX  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: =4!mAo}  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 9WHddDA  
{ buC{ r,  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 2oW"'43X  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ICCc./l|  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 2%1hdA<  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Dq xs+  
factoryDllName).Unwrap(); CLSK'+l  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Efe 7gE'  
media.Play(); ysN3  
} p_ =z#  
9Flb|G%  
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。 k9R9Nz|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: oU|c.mYe  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 mOSv9w#,  
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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