面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) =(Y 1y$
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cC?u
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。 Rd7Xs
一、传统过程化设计思想 ,iY/\
U''
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: ~0aWjMc(>
public class MediaPlayer _-$O6eZ
{ eY^;L_7}p
private void PlayMp3() MQ>.^]B]o
{ {_ti*#
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ">PpC]Y1
} b1Bu5%bt,:
KLK
'_)|CT
private void PlayWav() m_{OCHS+
{ P{v>o,a.
MessageBox.Show("Play the wav file."); ;`Eie2y{M
} c|OIUc
-h+=^,
public void Play(string audioType) O)NEt
{ %y;E1pva
switch (audioType.ToLower()) d5mhk[p7\J
{ *F|j%]k~
case ("mp3"): *NzHY;e
PlayMp3(); Z".mEF-b
break; !mLQdkTE
case ("wav"): o7Ms]AblT
PlayWav(); [zmx
break; q{I,i(%m8
} 22lC^)`TE
} SZW+<X
} -7\Rl3c
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。 <Hw)},_*
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。 %"Tn=fZIF
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! 'wB6-
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。 7A'd55I4
二、面向对象设计思想 rV.04m,
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! JbN@AX:%
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: ~"F83+RDe
public class MP3 CMn&1
{ |d}f\a`
public void Play() dXR70/
{ .zxP,]"l
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); P[{qp8(g
} ns`|G;1vv
} oo sbf#V
l`D^)~o8
public class WAV <8#Q5
{ IH|PdVNtg
public void Play() Zo`Ku+RL2'
{ VbR/k,Co
MessageBox.Show("Play the wav file."); AY{#!RtV
} wT/TQEgz
} *opf~B_e
C%P)_)--V
Public class MediaPlayer CMI'y(GN
{ -=_bXco}
switch (audioType.ToLower()) P{2V@ <}
{ o|#Mq"od
case ("mp3"): y+D 3(Bsn
MP3 m = new MP3(); 8`Wj 1 ,q
m.Play(); Omy4Rkj8bh
break; b=[gK|fu
case ("wav"): r~ gjn`W
WAV w = new WAV(); R'bmE:nL
w.Play(); ILdRN
break; 5c50F{
} `@+}zE
} jM`)Nd
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。 P&PPX#%
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) {;.q?mj
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。 gD&/k
public class AudioMedia Q|40
8EM
{ ~&-8lD];LM
public void Play() fh~"A`d
{ R Fgy
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); q;co53.+P)
} a(}dF?M=
} vd>K=!
J
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)。 |X&.+RI
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: hT :+x3
public abstract class AudioMedia o!.\+[
{ Wr3j8"f/
public abstract void Play(); fBCW/<Z
} E({+2}=1
l|#WQXs*c{
public class MP3:AudioMedia OU)~
02|\
{ ;A^0="x&
public override void Play() jwsl"zL
{ w`Q"m x*
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 0Y rdu,c
} RiHOX&-7
} Wn;B ~
q-c9YOz_
public class WAV:AudioMedia Z9cg,#(D
{ Hg8n`a;R
public override void Play() FO"8B
{ 3V")~m
MessageBox.Show("Play the wav file."); fQ>=\*b9x^
} (_&W@:"z
} }1]E=!?)&
VayU
public class MediaPlayer OO%<~H
{ =+um:*a.
//根据需要完成任务的单向分派 a*4"j2j v
public void Play(AudioMedia media) w)x`zVwO
{ 3L2@C%
media.Play(); qk}(E#.>F\
} Be"Swz(n
} 3{e7j6u\
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)。 [hy:BV6H+
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。 gH87e
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: ;zy[xg.7
public abstract class VideoMedia ejq2]^O4c
{ C)^FRnb
public abstract void Play(); :uM2cc^
} vCC}IDd
rEI]{?eoF
public class RM:VideoMedia yX:A?U
{ .Z=4,m>
public override void Play() =[Lo9Sg
{ $lkd9r1
MessageBox.Show("Play the rm file."); x;H#-^LxW=
} RB]K?
} k~|nU
>z0~!!YZ
public class MPEG:VideoMedia -ya0!D
{ XD\RD
public override void Play() ;K[ G]8
{ S<n3wR"^
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); iG<rB-"
} HnvE\t9`
} eF5?4??
RusC5\BUX
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 sA18f2
不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: tT7< V{i4
8+^?<FKa
public interface IMedia 2u9^ )6/
{ jYwv+EXg
void Play(); !\{&^,y
} 4Q0@\dR9
X|.M9zIx
public abstract class AudioMedia:IMedia @g|Eb}t
{ qwAN=3@
public abstract void Play(); nJ/ wtw
} F?j;3@z[A
4m++>q
public abstract class VideoMedia:IMedia r4Ygy/%
{ ZdQm&?
public abstract void Play(); y^; =+Z
} uA;3R\6?
]+\@_1<ZI
这样再更改MediaPlayer类的代码: Ks&~VU
public class MediaPlayer f.Y9gkt3d
{ T-7'#uB.m
public void Play(IMedia media) 3Rid1;L0U
{ y<YVb@O.
media.Play(); AYHfe#!
} sPNX)
} #plwK-tPR
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 4-q7o]%5<
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 Uo{h.
.7?
现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 V43pZ]YZ>
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) H)g:<
{
VQHJO I
IMedia media = null; {8M=[4_`l
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 7e&R6j
{ { .KCK_ d
case ("mp3"): *[*E|by
media = new MP3(); p},6W,f
break; hq9b
//其它类型略; yhr\eiJ@6
case ("rm"): y:!MWZ
media = new RM(); x&3!z[m@@
break; {]ZZ]
//其它类型略; ]Jj\**
} ok5
{c
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); &fYx0JT
player.Play(media); b5YjhRimS
} _>HXQ6Hw
UTQ$sg|7p
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 ~p~8T
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。 u(JC 4w'
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。 ]*{QVn(
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。 P,RCbPC4
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: oS)0,p
public interface IMediaFactory zypZ3g{vz
{ gf+Kr02~
IMedia CreateMedia(); |u)?h]>
} &Pt|
LGT\1u
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: e ,zR
public class MP3Factory:IMediaFactory <FH3ePz
{ bG+p
public IMedia CreateMedia() 5VWXUNe@_q
{ \()\pp~4
return new MP3(); z Q
NL){
} )8oI
s
} !B?/6XRUx
//其它工厂略; NFGC.<
"ffwh
public class RMFactory:IMediaFactory E66e4?"
{ w5jH#ja
public IMedia CreateMedia() ?/"@WP9
{ +SM $#
return new RM(); P*/p x4;6
} ro37H2^Ty
} xkl'Y *
//其它工厂略; A<iF37.
e =&
abu
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。 ld94ek
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: n6WSTh
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) HKP\`KBCj
{ G Q&9by=}
IMediaFactory factory = null; W<;i~W
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) +8[h&
{ @{.rDz
//音频媒体 E?&dZR
case ("mp3"): 1oo'\
factory = new MP3Factory(); 3P/T`)V
break; /exV6D r
//视频媒体 u7@|fND 7
case ("rm"): G5zZf~r
factory = new RMFactory(); HhNH"b&