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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) p Z|V 3  
9k '7832u  
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。 30#s aGV  
一、传统过程化设计思想 /tx]5`#@7]  
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: TOB-aAO  
public class MediaPlayer I(L,8n5  
{   ? r "{}%  
private void PlayMp3() |^"1{7)  
{ )Xz,j9GzJS  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); JxdDC^> 0  
} s 8jV(P(O  
7hD>As7`/  
private void PlayWav() _ @NL;w:!  
{ kzQ+j8.,U  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); GX!G>  
} s^G.]%iU  
A@!qv#'  
public void Play(string audioType) r[`9uVT/  
{   -8ywO"6  
  switch (audioType.ToLower()) oi&VgnSk  
  { HSE!x_$  
    case ("mp3"): +ZaSM~   
    PlayMp3(); EPI4!3]  
    break; #C74z$  
    case ("wav"): T= y}y  
    PlayWav(); ["k,QX  
    break;       i/;\7n  
  }   Q^9_' t}X  
} / |;RV"  
} ah4N|zJ>v  
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。 {Qf=G|Ah  
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。 H7&8\ FNa  
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! FF`T\&u  
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。  9X+V4xux  
二、面向对象设计思想 wj$<t'MN  
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! ~rqCN,=d  
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: urs,34h  
public class MP3 .LnGL]/  
{ J9--tJ?[>o  
public void Play() G#q@v(_b  
{ TTX5EDCrC  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ok"k*?Ov  
} Y|F9}hj(  
} b5dD/-Vj  
E1aHKjLQ  
public class WAV O_ muD\  
{ 6EoMt@7g  
public void Play() W dK #ZOR  
{ ?DS@e@lx  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); f M :]&  
} x/I%2F  
} B?gOHG*vd>  
$Ps|HN  
Public class MediaPlayer +< Nn~1  
{ >^?u .gM3  
  switch (audioType.ToLower()) A7Cm5>Y_S  
  { I3{PZhU.  
    case ("mp3"): CAig ]=2'  
        MP3 m = new MP3(); Wq D4YGN  
    m.Play(); 2G & a{  
    break; 9rA0lqr]5  
    case ("wav"): "+R+6<"  
    WAV w = new WAV(); PfAgM1   
w.Play(); 7FP*oN?  
    break;       $D~0~gn~  
  } 6m/r+?'  
}   U/66L+1  
  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。 [x=s(:qy  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) :(U ,x<>  
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。 Fo (fWvz  
public class AudioMedia hlvK5Z   
{ Jc&{`s^Nu  
public void Play() Fj8z  
{ v|_K/|  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); q"CVcLi9  
} \"w"$9o6  
} T$)^gHS  
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)。 r..iko]T  
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: L:$ ,v^2  
public abstract class AudioMedia U*rcd-@  
{ DD+7V@  
public abstract void Play(); :DK {Vg6  
} 8?B!2  
!]A  
public class MP3:AudioMedia 0I-9nuw,^;  
{ ('4_ xOb  
public override void Play() [NjXO`5#]  
{ k{R>  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 60^`JVGWH  
} p;`>e>$  
} j1Y~_  
nY[WRt w  
public class WAV:AudioMedia !,_u)4  
{ hIYNhZv  
public override void Play() y1jCg%'H  
{ '|6]_   
  MessageBox.Show("Play the wav file."); @(EAq<5{  
} 1SQ3-WU s  
} F/,NDZN  
t4."/ .=+  
public class MediaPlayer 9R!atPz9  
{   1 fp?  
  //根据需要完成任务的单向分派 F$y$'Rzu_B  
public void Play(AudioMedia media) NR$3%0 nC6  
{   W 8<&gh+  
  media.Play(); Co9^OF-k  
} ;>%r9pz ~  
} ]#i igPZ7  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 @o].He@L<j  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 B-RjMxX4>  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: ueogaifvB  
public abstract class VideoMedia Ko| d+  
{ *P[ hy  
public abstract void Play(); h ]5(].  
} Q^P}\wb>  
r5S[-`s;  
public class RM:VideoMedia '0;l]/i.  
{ ^ox=HNV  
public override void Play() @Z_x.Y6  
{ 0Uz"^xO["  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); aL\PGdgO  
} L8@f-Kk  
} % :f&.@'r  
R+hU8 pu  
public class MPEG:VideoMedia MVpGWTH@F  
{ ~p6 V,Q  
public override void Play() u4cnE"  
{ &C5_g$Ma.Z  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); B6+khuG(  
} +zqn<<9  
} 7uqzm  
Uk[b|<U-`d  
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。 3oj' ytxN  
  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: J/`<!$<c  
Y sC>i`n9  
public interface IMedia ,C\i^>=  
{ djl*H  
void Play(); #Qw0&kM7I  
} .fqN|[>  
?6!JCQJ<  
public abstract class AudioMedia:IMedia nQZx= JK  
{ +%z> H"J.  
public abstract void Play(); G{~J|{t\yz  
} @,j*wnR  
@f>-^  
public abstract class VideoMedia:IMedia b}$+H/V  
{ RF$eQzW  
public abstract void Play(); .<0ye_S'y  
} 98c(<  
=`oCLsz=  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Lz}OwKl  
public class MediaPlayer 0@0w+&*"@  
{   dmtr*pM_  
public void Play(IMedia media) wQl ,  
{   tPWLg),  
  media.Play(); & GO}|W  
} jxJ8(sr$  
} >{n,L6_ t  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ,$L4dF3  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 IxN9&xa  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 ='r!g  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) f1RWP@iar  
{ ah$b [\#C  
IMedia media = null; un"Gozmt5  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) & bm 1Fz  
{ bTNgjc  
  case ("mp3"): IZ-1c1   
    media = new MP3(); w>&aEv/f  
    break; !<8W {LT  
        //其它类型略; / y40(l?  
  case ("rm"): \[i1JG  
    media = new RM();  `,*3[  
    break;   CT <7mi!  
  //其它类型略; 8}x:`vDK  
} 0cH`;!MZ  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); St9?RD{4;  
player.Play(media); !x=~g"d<&  
} QD&`^(X1p  
B2vh-%63  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 `:fZ)$sY  
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。  :A_@,Q  
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。 vkV0On  
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。 a 7 V-C  
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: l~q\3UKlt  
public interface IMediaFactory cGzPI +F  
{ OX0%C.K)hZ  
IMedia CreateMedia(); i v38p%Zm  
} :uS\3toj  
:gibfk]C  
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: /)>3Nq4Zx  
public class MP3Factory:IMediaFactory Ms#M+[a  
{ "Qc7dRmSxm  
public IMedia CreateMedia() 1~_{$5[X?  
{ #$07:UJ  
  return new MP3(); B)g[3gQ  
} N0Lw}@p  
} !dnH 7 "  
//其它工厂略; OU_gdp  
M#6W(|V/  
public class RMFactory:IMediaFactory 7hcYD!DS  
{ <oV(7  
public IMedia CreateMedia() 7M~K,E(7~  
{ s WvBv  
  return new RM(); ,AFu C <  
} lIS-4QX1  
} dt]-,Y  
//其它工厂略; R4cM%l_#W  
~L\z8[<C  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 _4So{~Gf1  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: &i6mW8l  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) n0 {i&[I~+  
{ 9wwqcx)3(  
IMediaFactory factory = null; '[:D$q;  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ~rKrpb]ow  
{ L|xbR#v  
  //音频媒体 sY Qk  
  case ("mp3"): %/.b~|,-  
    factory = new MP3Factory(); &%DY\*  
    break; ;bib/  
  //视频媒体 8qTys8  
case ("rm"): I"<\<^B<  
    factory = new RMFactory(); _7 L-<  
    break;   ASySiHz  
  //其他类型略; *Kg ks4  
} "?xHlYj@+  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); D=Gtq6jd  
player.Play(factory.CreateMedia()); zu{P#~21  
} ,!y$qVg'\f  
PiIpnoM  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 b=NxUd O  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: xs bE TP?  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 3yF,ak {Sl  
{ \&3+D8H>n  
IMediaFactory factory = null; d.d/<  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) vJ[^  K  
{     6ojo :-%Vf  
  case ("mp3"): .j0$J\:i  
    factory = new MP3Factory(); ChPmX+.i_  
    break; Be2DN5)  
    //其他类型略; .}TZxla0Zr  
  case ("rm"): "$^ ~!1~  
    factory = new RMFactory(); WlC:l  
    break;   k"iOB-@B+  
  //其他类型略; *fS"ym@  
} 3$>1FoSk  
IMedia media = factory.CreateMedia(); VU]`&`~J  
media.Play(); |N7M^  
} N +_t-5  
c9u`!'g`i  
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。 | rtD.,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。 oIzj,v8$  
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。 y I  
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: m nX2a  
:KP @RZm  
<appSettings> giw &&l=_  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> hRCJv#]HC  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> k(G^z   
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> "_NN3lD)X  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> _9Te!gJ4_#  
</appSettings> :bq8N@P/  
Hd ={CFip  
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: A[{yCn`tM  
private void InitMediaType() ,Ah;A[%?~  
{ FHg 9OI67  
cbbMediaType.Items.Clear(); ZG8DIV\D7  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) D.u{~  
{ /{n-Y/j p  
    cbbMediaType.Item.Add(key); KBc1{adDx@  
} )g%d:xI  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; `e&Suyf4B  
} FGmb<z 2p  
Vv=. -&'  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: |3"KK  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +lcbi  
{ 4p;`C  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); :{l_FY436  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); #r\4sVg  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 0pd'93C  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 3~ {:`[0Q  
factoryDllName).Unwrap(); p6Gy ,C.  
IMedia media = factory.CreateMedia(); H40p86@M  
media.Play(); *P=VFP  
} E4/Dr}4  
3;{kJQ  
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。 mNTzUoZF'@  
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: ;'@9[N9  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 0=1T.4+=  
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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