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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) E6'8Zb  
,_.@l+BM.  
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。 <S\;k@f  
一、传统过程化设计思想 q3c*<n g#  
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: 6?%]odI#  
public class MediaPlayer zQL!(2  
{   UfK4eZx*`  
private void PlayMp3() &Q'\WA'  
{ CDQJ bvx  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); WdTbt  
} 4r_!>['`"  
U9<_6Bsd  
private void PlayWav() /Y;+PAy  
{ (oLpnjJ(,  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); tv 4s12&  
} Fy 4Tvg  
*oEv,I_  
public void Play(string audioType) gf:vb*#Wa  
{   ?gd'M_-J,  
  switch (audioType.ToLower()) z6p#fsD  
  { ,3VG.u;U   
    case ("mp3"): (y=dR1p  
    PlayMp3(); x9xzm5  
    break; DgDSVFk ~  
    case ("wav"): 2-8YSHlh  
    PlayWav(); !(W[!%  
    break;       beJZ pg  
  }   nnfY$&3A  
} q$MHCq;  
} |9+bSH9  
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。 _n< LVd E  
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。 96vj)ql  
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! -`-ACWeNV  
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。 jv*Dg (  
二、面向对象设计思想 pZu?V"R  
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! CHPL>'NJzc  
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: IM[54_I  
public class MP3 AU0$A403  
{ ow-+>Y[qZ  
public void Play() ZvUp#8x(3  
{ P-[fHCg~  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); (YAI,Xnw  
} d>YmKTk"  
} G{ F6  
&\&'L|0F  
public class WAV GMEw  
{ `ifb<T  
public void Play() U^B"|lc:[  
{ K{|w 43>D  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); $TR=3[j  
} :L]-'\y  
} / pO{2[  
:0B |<~lX  
Public class MediaPlayer |$M@09,F"  
{ !-KCFMvT  
  switch (audioType.ToLower()) HvAE,0N  
  { 2y^U k,g  
    case ("mp3"): M,&tA1CH  
        MP3 m = new MP3(); $ b4*/vMr  
    m.Play(); )qbI{^_g  
    break; A)OdQFet(  
    case ("wav"): 1lbwJVY[  
    WAV w = new WAV(); qO7fbql_  
w.Play(); +<gg  
    break;       l<$rqz3D  
  } D`V6&_. p  
}   +z+ F-  
  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。 et@">D%;]  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) '^hsH1  
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。 k - FB  
public class AudioMedia GNs#oM  
{ -y%QRO(  
public void Play() \$'R+k-57;  
{ ot^q}fRX  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); OSU{8.  
} V:(y*tFA  
} jh>N_cp  
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)。 37#cx)p^f  
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: F@g17aa  
public abstract class AudioMedia eUYZxe :6  
{ P=2wkzeJj  
public abstract void Play(); P2O\!'aEh  
} uG4$2  
O97VdNT8  
public class MP3:AudioMedia x,w8r+~5  
{ yXkt:O,i  
public override void Play() _0w1 kqW  
{ j]AekI4I  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ? 'Cb-C_  
} hMv2"V-X  
} 8IeI0f"l)  
'[%jjUU  
public class WAV:AudioMedia ?qy*s3 j'M  
{ [@ILc*2O  
public override void Play() 3]N q@t  
{ Xj%,xm>}!u  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); YDW|-HIF  
} s} s|~  
} tbg*_ZQO u  
3eWJt\}?B  
public class MediaPlayer 2H6:np |O  
{   ]}.0el{  
  //根据需要完成任务的单向分派 VXA[ TIqp  
public void Play(AudioMedia media) ka/nQ~_#<  
{   [8.-(-/;  
  media.Play(); I4ebkPgf  
} 7aV$YuL)X~  
} $_wo6/J5+D  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 {aoM JJq  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 pKq]X}[^c  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: axtb<5&  
public abstract class VideoMedia B4IBuS  
{ a%v>eXc  
public abstract void Play(); >[EBpYi  
} w#sq'vo4%  
V n^)  
public class RM:VideoMedia QPX`l0V  
{ Z4#v~!  
public override void Play() oooS s&t  
{ 7H4L-J3  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); Y|_O8[  
} nX)f'[ 7  
}  >9{zQf!  
&Bm&i.r  
public class MPEG:VideoMedia 02(h={  
{ 7 I@";d8~  
public override void Play() qIz}$%!A  
{ mf$Sa58  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); g &*mozs  
} f\ 'T_  
} i@XB&;*c\  
&~'S)Nun  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 i*'Z3Z)  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: ?.Q3 pUT  
)(lJT&e  
public interface IMedia <1K7@Tu  
{ HAd%k$Xu{  
void Play(); `UQEXoB)  
} 1 =^  
sCkO0dl8  
public abstract class AudioMedia:IMedia (vnoP< 0  
{ oPsK:GC`U  
public abstract void Play(); NCn`}QP  
} i-]U+m*  
\ADLMj`F|  
public abstract class VideoMedia:IMedia (n,N8k;  
{ $~G@   
public abstract void Play(); '$?du~L-  
} 'AWp6L@  
F5U|9<  
这样再更改MediaPlayer类的代码: |kc@L`7s  
public class MediaPlayer Wxn#Rk#>  
{   6A?8tm/0  
public void Play(IMedia media) $it@>L8  
{   lov%V*tL  
  media.Play(); x9&p!&*&IT  
} >azEed<B  
} xG1?F_]  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 I|T7+{5z  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 l!:^6i  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 cJ2PI  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) n[P\*S  
{ 0<Q*7aY  
IMedia media = null; z&F5mp@  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) )b0];&hw]  
{ 7h`^N5H.q  
  case ("mp3"): H99xZxHZ{  
    media = new MP3(); nA+F  
    break; F,&)X>:l  
        //其它类型略; [~)x<=H8{  
  case ("rm"): #ua^{OrC/  
    media = new RM(); GyK(Vb"h6  
    break;   1O0X-C,wo$  
  //其它类型略; 8#l+{`$z  
} /?P!.!W&  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); @vt$MiOi  
player.Play(media); ~j"3}wXc5  
} ,56;4)cv  
WqQU@sA  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 $UC{"0  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 /NU103F yt  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 ke]Yfwk  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 G?ig1PB"#  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: wDKELQ(y H  
public interface IMediaFactory zN")elBi  
{ `[Sl1saZ$S  
IMedia CreateMedia(); P,ydt  
} ^V .'^=l  
h/?6=D{  
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: Mq'IkSt'  
public class MP3Factory:IMediaFactory vxVOcO9<  
{ 9go))&`PJL  
public IMedia CreateMedia() y\,f6=%k  
{ " #v%36U  
  return new MP3(); oM-[B h]A  
} Sc_5FX\Yx  
} `HyF_m>\  
//其它工厂略; i*CnoQH  
5\'AD^{  
public class RMFactory:IMediaFactory d.AC%&W  
{ esI'"hVJ  
public IMedia CreateMedia() Ww`&i  
{ <u0,Fp  
  return new RM(); eGvOA\y:  
} cz(G]{N  
} 2Wl{Br.  
//其它工厂略; wE6A 7\k%  
328L)BmW  
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。 V|: qow:F  
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: H+x#gK2l  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) cmDT +$s  
{ +`}o,z/^  
IMediaFactory factory = null; D/:3R ZF  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) %*K;np-q{  
{ YtYy zX5u7  
  //音频媒体 P=gJAE5  
  case ("mp3"): b-%l-u  
    factory = new MP3Factory(); f^e&hyC   
    break; 8,*3zVk-  
  //视频媒体 ;;Tq$#vd  
case ("rm"): -?fR|[\[U  
    factory = new RMFactory(); g~)3WfC$[  
    break;   NwpS)6<-  
  //其他类型略; QBihpA 1;  
} ^l(^z fsZ  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ^P$7A]!  
player.Play(factory.CreateMedia()); FYl3c   
} B^q<2S;  
Z@M6!;y#  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 \fi}Q\|C  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: <5IQc[3]aP  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) X-/Ban  
{ bVK$.*,  
IMediaFactory factory = null; A[JM4x   
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ir&.Z5=  
{     #jP/k.  
  case ("mp3"): yU_9a[$V  
    factory = new MP3Factory(); |';7v)CIG  
    break; ,LUTHWEo"I  
    //其他类型略; k|B2@{  
  case ("rm"): @i1q]0  
    factory = new RMFactory(); j^ EbO3  
    break;   qm%nIU \*  
  //其他类型略; m~>@BCn;  
} [W;[v<E;  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ^y Vl"/  
media.Play(); 1;&T^Gdj  
} tX?J@+  
|GuEGmR  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 (/?R9T[V&^  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。  hY=I5[*  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 (>AFyh&3,X  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: Dbz]{_Y;  
38Efp$)  
<appSettings> X| <yq  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> fj+O'X  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> i0ybJOa4  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> LNiS`o\  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> a.,_4;'UE1  
</appSettings> _tWE8 r,  
[{cC  
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: HJ@5B"  
private void InitMediaType() m =k%,J_  
{ v3-?CQb(  
cbbMediaType.Items.Clear(); I%xn,u  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) \_U*t!  
{ &t_h'JX&  
    cbbMediaType.Item.Add(key); <[hz?:G"$  
} o^GC=Aca`  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 1JeJxzv>C  
} [hnK/4!  
r\xXU~$9v  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: KY+]RxX  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) o0`q#>7!_b  
{ rBfg*r`)  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 6?o>{e7n^  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Z*eoA  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; r0btC@Hxy  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, UH20n{_:  
factoryDllName).Unwrap(); Ub)M*Cq0(o  
IMedia media = factory.CreateMedia();  yekRwo|  
media.Play(); ]>8)|]O6n  
} dtTlIhh1V  
F$yeF^\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。 [Vp\$;\nT  
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: Le&;g4%  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 T2|:nC)@  
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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