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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) 41^+T<+  
N{tNe-5  
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。 SQ]&nDd  
一、传统过程化设计思想 ,*Tf9=z  
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: Nqk*3Q"f  
public class MediaPlayer ^hq`dr|R=  
{   YbND2 i  
private void PlayMp3() g599Lc&  
{ 0j7W\'!t  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); g[0b>r7   
} H.hF`n  
>pbO\=j]X  
private void PlayWav() ^0R.'XL  
{ z^T/kK3I  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); /G9wW+1  
} S2kFdx*Zf  
p2GkI/6)uu  
public void Play(string audioType) 6FiI\  
{   'mXf8   
  switch (audioType.ToLower()) SHOg,#mV  
  { WOrz7x  
    case ("mp3"): |yx]TD{~P  
    PlayMp3();  btJ:Wt}  
    break; M^AwOR7<  
    case ("wav"): (y[+s?;WyB  
    PlayWav(); y$Sn3_9 V  
    break;       casva;  
  }   mFw`LvH?*  
}  SS[jk  
} <kN4@bd;  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 J70#pF  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 Wl/oun~o  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! @#hd8_)A.  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 p#wQW[6  
二、面向对象设计思想 'c*Q/C;  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! l E=(6Q  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: oDogM`T`  
public class MP3 HQw98/-_W  
{ (/UW}$] h  
public void Play() 'G;y!<a  
{ ?& qMC  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); %4|*  
} zePVB -@u  
} HT0VdvLw  
 S<#>g s4  
public class WAV ``$Dgj[  
{ V9&7K65-1  
public void Play() Z0uo. H@.N  
{ /'k4NXnW3  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); gBp,p\ Xc  
} g X75zso  
} ?f f!(U  
NF8'O  
Public class MediaPlayer M3P\1  
{ >-J%=P  
  switch (audioType.ToLower()) R?MRRq  
  { _uwM%M;  
    case ("mp3"): Yef=HSzo  
        MP3 m = new MP3(); }%Mj`Bh  
    m.Play(); tIn dve  
    break; NbgK# ;  
    case ("wav"): O{b<UP'85  
    WAV w = new WAV(); _/(DEF+G  
w.Play(); nwuH:6~"  
    break;       HY-7{irR~  
  } B_R J;.oH  
}   W%&t[ _21  
  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。 [rk*4b^s  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) {9?++G"\  
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。 KYa}k0tVAp  
public class AudioMedia cj K\(b3  
{ zntvKOIh  
public void Play() } DQ<YF+  
{ qLC_p)  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); %87D(h!.I4  
} sNB*S{   
} F{*{f =E!B  
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)。 dpAj9CX(  
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: X 4L"M%i  
public abstract class AudioMedia %G6Q+LMwm  
{ s/Ne,v  
public abstract void Play(); TwPp Z@  
} 7`eg;s^  
5SV w71 *  
public class MP3:AudioMedia P"*#mH[W|  
{ % !P^se  
public override void Play() E~}@56ER}  
{ X%(1C,C(  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 10tlD<eYb  
} @S?`!=M  
} Z4ekBdmCL  
!s^[|2D_U  
public class WAV:AudioMedia 1fgO3N  
{ YQ? "~[mL  
public override void Play() 5>r2&72=  
{ e^!>W %.7Z  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); D[jPz0  
} ,:[\h\5m  
} g \.O5H9Od  
oS>VN<  
public class MediaPlayer ,zF^^,lO7  
{   Q*jNJ^IW  
  //根据需要完成任务的单向分派 N[=c|frho  
public void Play(AudioMedia media) %*bGW'Cw  
{   ]v2%hX  
  media.Play(); $sILCn  
} C[ma!he  
} s2=`haYu  
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)。 2xxw8_~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。 4De2m iq  
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: t,w'w_C  
public abstract class VideoMedia _a]0<Vm C0  
{ :<p3L!?8y  
public abstract void Play();  K P@bz  
} $y$E1A6h+  
ntr&? H  
public class RM:VideoMedia U{C& R&z  
{ PAD&sTjE*  
public override void Play() ,DL%oQR  
{ 2 xE+"?0  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); qV{iUtYt  
} sq rY<@%  
} pQ,|l$^m  
<`)vp0  
public class MPEG:VideoMedia V}aZ}m{J  
{ :pJK Z2B,  
public override void Play() @@W-]SR  
{ Zjkg"  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 0n/+X[%Ti  
} 9Zj9e  
} BAIR!  
gmUX 2x(  
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。 cj;k{ Moc  
  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: ()MUyW"S#`  
0/5{v6_rG  
public interface IMedia *";O_ :C!  
{ IkP; i_|  
void Play(); ThiM6Hb  
} _aP 2gH  
]?*'[  
public abstract class AudioMedia:IMedia eWGaGRem  
{ 3D-VePM=`  
public abstract void Play(); c#zx" ,K  
} 'wA4yJ<  
s}lp^Uh=  
public abstract class VideoMedia:IMedia HVz|*?&6  
{ gP2<L5&Z,  
public abstract void Play();  myOdf'=  
} yPoa04!{=  
=3;~7bYO  
这样再更改MediaPlayer类的代码: =m-nvXD  
public class MediaPlayer TcpaZ 'x  
{   BHf7\ +Ul  
public void Play(IMedia media) \R[f< K%  
{   jaL#  
  media.Play(); * "d['V3  
} _ SJ Fuv/  
} 0bfJD'^9RP  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 %~I%*=o[  
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。 KY+BXGW*  
  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。 |>/m{L[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) PI&@/+  
{ +>QD4z#  
IMedia media = null; 19;Pjo8  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) D[0g0>K  
{ lho0Xy gn  
  case ("mp3"): UM}MK  
    media = new MP3(); .#{m1mr  
    break;  $ucmE  
        //其它类型略; H~; s$!lG  
  case ("rm"): wBz5_ OFVw  
    media = new RM(); 2gJkpf9JN  
    break;   %9OVw #P  
  //其它类型略; ZC97Z sE  
} \:jJ{bl^A  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); dmYgv^t  
player.Play(media); JIXZI\Fk  
} AP9>_0=  
vAqVs5 j  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 J\E?rT  
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。 *6wt+twH  
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。 )@_5}8  
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。 #{g6'9PMz  
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: IoCi(N;  
public interface IMediaFactory {ewo-dva  
{ RYV:?=D7s  
IMedia CreateMedia(); ei!Yxw8d  
} ^Is#_Z|  
Ap!Y 3C  
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: W3A9uk6  
public class MP3Factory:IMediaFactory r:5u(2  
{ C/ENJ&  
public IMedia CreateMedia() "H|hN  
{ }CQ)W1mO"  
  return new MP3(); -] `OaL!  
} Vi>`g{\  
} !Q=xIS  
//其它工厂略; HFW8x9Cc  
64l(ru<  
public class RMFactory:IMediaFactory k3UKGP1  
{ F/:Jp3@  
public IMedia CreateMedia() \+>g"';f  
{ N*'d]P2P`J  
  return new RM(); S?u@3PyJm  
} ;oWak`]f  
} B`?5G\7L  
//其它工厂略; #T08H,W/  
/=g$_m@yWI  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 !h>aP4ofT  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: C%Fc%}[  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 6Gh3r  
{ _$m1?DZ  
IMediaFactory factory = null; .$-GGvN]  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) %<h+_(\h  
{ @(any ^QJ  
  //音频媒体 :ywm4)  
  case ("mp3"): dReJ;x4  
    factory = new MP3Factory(); lO=~&_  
    break; o,_R;'\E[a  
  //视频媒体 kB=\a(  
case ("rm"): q]wP^;\Jl  
    factory = new RMFactory(); en-HX3'  
    break;   cc:,,T /i  
  //其他类型略; lH"4"r  
} Z?)=4|  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); =4804N7  
player.Play(factory.CreateMedia()); f~{4hVA  
} fu{.Ir  
T*qSk!  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 W6jdS;3  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: N.?)s.D(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) =v7%IRP5  
{ lR0WDJv  
IMediaFactory factory = null; 9K4Jg]?  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())  TgvBy  
{     L[O.]2  
  case ("mp3"): D}]u9jS1  
    factory = new MP3Factory(); A3Oe=rB  
    break; /s "Lsbe  
    //其他类型略; @Q%<~b[y  
  case ("rm"): >rid3~  
    factory = new RMFactory(); 1hW"#>f7  
    break;   Rp_)LA  
  //其他类型略; x#}{z1op9  
} B-W8Zq#4>  
IMedia media = factory.CreateMedia(); s> JWNP  
media.Play(); Og<nnq  
} evGUl~</~  
,O`~ D~$  
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。 TcOmBKps'  
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。 Q8^g WBc  
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。 Wph@LRB]  
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: N~+ e\K6  
R>R8LIZZc  
<appSettings> rLp (}^  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> !M;><b}=5  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> i^hEL2S/A  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> =p>IP"HJ  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 1 i/&t[  
</appSettings> FS7@6I2Ts  
u:M)JG  
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: /<Yz;\:Jy  
private void InitMediaType() =_Ip0FfK!  
{ CZw]@2/JuQ  
cbbMediaType.Items.Clear(); dT'd C  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) VRD:PVz  
{ zy'cf5k2  
    cbbMediaType.Item.Add(key); CJe~>4BT  
} _ls i,kg?  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Cnv?0to2l  
} T':} p2}w+  
D2]i*gs  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: {3eg4j.Z  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) }fh<LCwTi  
{ X{ f#kB]w  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); "-R19SpJKh  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); [^0 S#,L  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; cjwc:3 CM  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, RiiwsnjC  
factoryDllName).Unwrap(); Qm>2,={h  
IMedia media = factory.CreateMedia(); q#\4/Dt  
media.Play(); x*! %o(G  
} /q5!p0fH*  
uYCWsw/  
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。 7& 'p"hF  
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: QE+HL8c^s  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 SGP)A(,k9  
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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