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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) 4`mF6%UC  
AECaX4h+_  
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。 "Yu';&  
一、传统过程化设计思想 NEG&zf  
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: CF?TW  
public class MediaPlayer ,*Z:a 4  
{   g9F4nExo  
private void PlayMp3() V\(p6:1(6K  
{ Wk"\aoX"E  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _x ;fTW0  
} )5(Ko <"  
9q=\_[\[  
private void PlayWav() UPI'O %  
{ D^%DYp  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); P)$q  
} !e"TWO*X  
QTNE.n<?  
public void Play(string audioType) aC#8%Spj  
{   DKGZm<G>  
  switch (audioType.ToLower()) 9:l@8^_o  
  { ^%:syg_RM[  
    case ("mp3"): ==z,vxr  
    PlayMp3(); ;:)?@IuSy  
    break; &InMI#0mV  
    case ("wav"): 9 yE   
    PlayWav(); gU^2;C  
    break;       u(`,7 o "  
  }   O)4P)KAO<  
} !ufSO9eDx"  
} STxreW1  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 (Z72 3)  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 AX= 4{b'  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! kroO~(\  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 iA[WDB\|0  
二、面向对象设计思想 Ef2#}%>  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! o/U"'FP  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: ~YX!49XfHh  
public class MP3 &xGcxFd  
{ Q41eYzAi  
public void Play() Nhm)bdv]  
{ YdI&OzaroE  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); qU) pBA  
} Q ]u*Oels  
} z'FJx2  
6*:mc  
public class WAV \?9{H6<=  
{ @4Ox$M  
public void Play() /4f4H?A -  
{ l]GUQcN=  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ?z2k 74&M^  
} Rf~? u)h1  
} G2{.Ew  
X~Yj#@  
Public class MediaPlayer 'Wn2+pd  
{ @]EJbiGv  
  switch (audioType.ToLower()) 6,*o;<k[  
  { iB:](Md'r  
    case ("mp3"): F5#P{ zk|  
        MP3 m = new MP3(); 9Fkzt=(E~  
    m.Play(); :&/b}b!)AX  
    break; y^SDt3Am  
    case ("wav"): V+M=@Pvp9  
    WAV w = new WAV(); #!WD1a?L  
w.Play(); pd[?TyVK;  
    break;       kdX ]Afyj  
  } {I2qnTN_a  
}   5V^+;eO  
  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。 \Q5Jg  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) C(^IX"9 #  
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。 jd&kak  
public class AudioMedia MMI7FlfY  
{ Xyrf$R'  
public void Play() Y;L,}/[  
{ `V;vvHP A  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); UUlrfur~  
} j0L A  
} YMSA[hm  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 BpGK`0H  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: \*C}[D  
public abstract class AudioMedia z8ox#+l  
{ Xiyh3/%yy  
public abstract void Play(); jE !W&0  
} Q+O3Wgjy  
!H5r+%Oo|  
public class MP3:AudioMedia Y-.pslg  
{ w<3g1n7R  
public override void Play() vPV=K+1  
{ q0oNRAvn"  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 1i.t^PY  
} <R6$ kom`  
} Rw54`_kFEB  
t/=xY'7  
public class WAV:AudioMedia UY_'F5X  
{ !1:364  
public override void Play() +{$NN  
{ Dt9[uyP&  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); azj:Hru&t#  
} BtSl%(w  
} c&+p{hH+  
X\I"%6$  
public class MediaPlayer drJ<&1O  
{   Uv(THxVh  
  //根据需要完成任务的单向分派 SLa\F  
public void Play(AudioMedia media) 2xchjU-  
{   %D(% lh2  
  media.Play(); oM=Ltxv}  
} xJvM l`2;  
} QT5,_+ho  
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)。 K#B)@W?9  
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。 M-Az2x;6  
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: <fJ*{$[p  
public abstract class VideoMedia JVzU'd;1!  
{ ]"3(UKx  
public abstract void Play(); @bN`+DC!<  
} H$ !78/f  
fNVNx~E  
public class RM:VideoMedia O6LuFT .  
{ D3^Yc:[_@  
public override void Play() f?iQ0wv)  
{ 2qb,bp1$  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ;xnJ+$//U  
} kp~@Ub @O3  
} wX3x.@!:  
Z;^UY\&X  
public class MPEG:VideoMedia Z2yZz:.'  
{ "]%.%$  
public override void Play() X]?qns7  
{ 6$}hb|j  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file.");  1k5o?'3&  
} D (MolsKc?  
} 26Y Y1T\B)  
`&.]>H)N*  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 AeqxH1%  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: ,= ;d<O8  
o%+8.Tx6wT  
public interface IMedia O\64)V 0  
{ YQzs0t ,  
void Play(); D&0@k'  
} Y7{9C*>  
I/ pv0  
public abstract class AudioMedia:IMedia K<HF!YU#I2  
{ \X5>HPB  
public abstract void Play(); Nw`}iR0i  
} y/>]6Pj  
v2>.+Eh#  
public abstract class VideoMedia:IMedia pPUv8, %  
{ :nuMakZZ  
public abstract void Play(); Yg5m=Lis  
} {iGk~qN  
niZ/yW{w  
这样再更改MediaPlayer类的代码: @$R[Js%MuO  
public class MediaPlayer 9rr"q5[  
{   dMAd-q5{  
public void Play(IMedia media) C.r9)#G  
{   "#T3l^@  
  media.Play(); 1C[j:Ly/  
} ~.;S>o[  
} tL?nO#Qx  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 #x"dWi (  
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。 #]ZOi`;  
  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。 =='~g~  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 7l"N%e  
{ Zh?1+Sz&  
IMedia media = null; . Q3GA0O  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) i^[yGXtW  
{ ,Db+c3  
  case ("mp3"): ,t4g^67R{  
    media = new MP3(); Sri,sZv  
    break; 7/.-dfEK  
        //其它类型略; <<@vy{*Hg  
  case ("rm"): eMPk k=V  
    media = new RM(); gl/n*s#r_  
    break;   *5$$C&@o9  
  //其它类型略; M<t>jM@'A#  
} ,LjB%f[  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); xP<cF  
player.Play(media); {/]Ks8`Dm  
} f n9[Li  
q' };.tv  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 |Uz?i7z  
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。 \Uun2.K  
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。 gkdd#Nrk  
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。 4qtjP8Zv[  
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: 6Sh0%F s  
public interface IMediaFactory &j}\ZD  
{ M6E.!Cs  
IMedia CreateMedia(); @Oe!*|?mS  
}  Py$*c  
5gP#V K  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: `nA_WS  
public class MP3Factory:IMediaFactory a9 =,P  
{ r2A(GUz  
public IMedia CreateMedia() m2[q*k]AtS  
{ v~>^c1:  
  return new MP3(); =F2e*?a3  
} 41y}n{4n8  
} k'uN2m  
//其它工厂略; 5_U3Fs  
,bRvj8"M  
public class RMFactory:IMediaFactory _5I" %E;S  
{ ,^ MA,"8  
public IMedia CreateMedia() gd>Op  
{ e-;$Iv  
  return new RM(); 7<V(lX.{  
} eR.ucTji  
} m|<j9.iJ  
//其它工厂略; Km2ppGLNn  
X%7Y\|  
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。 >jjuWO3T  
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: @DYxxM-  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) f $MVgX  
{ <>,V> k|  
IMediaFactory factory = null; eiB5 8b3  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) mA:NAV $!s  
{ `X8AM=  
  //音频媒体 O/M\Q  
  case ("mp3"): wrq0fHwM  
    factory = new MP3Factory(); D T^3K5  
    break; Ilvz @=  
  //视频媒体 *V(TNLIh;  
case ("rm"): LGq}wxq  
    factory = new RMFactory(); EJP##eGx  
    break;   :UmY|=v?t  
  //其他类型略; ye1kI~LO(  
} L 0k K'n?  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); nfck3h  
player.Play(factory.CreateMedia()); p(UUH3%W  
} CMa~BOt#  
gCAWRNp  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 aF4vNUeG  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: ^y"Rdv  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) }YHoWYR  
{ z5Hz-.  
IMediaFactory factory = null; Two$wL/  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) g:MpN^l  
{     ot P7;l  
  case ("mp3"): `As.1@  
    factory = new MP3Factory(); 4J*%$Vxv  
    break; 5-O[(b2O  
    //其他类型略; GkjTE2I3  
  case ("rm"): -p =b5L  
    factory = new RMFactory(); SEQ bw](ss  
    break;   {q%&~  
  //其他类型略; QSf{V(fs  
} I3o6ym-i  
IMedia media = factory.CreateMedia(); S/pTFlptCa  
media.Play(); "YD<pRVB  
} :%qJAjR&  
1lu _<?O  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 P X ?!R4S  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 :|xV}  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 lqe;lWC0Z  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: rJK3;d?E  
6&7#?/Lq  
<appSettings> -G2'c)DR  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> f,z_|e  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> }./__gJ  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 9/ R|\  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> Qy |*[  
</appSettings> 8E{<t}  
@%@uZqQ4  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: ;cIs$  
private void InitMediaType() v0`E lkaN  
{ hp6S *d  
cbbMediaType.Items.Clear(); =if5$jE3  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys)  qJ!&H  
{ s)W^P4<  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ?fcQd6-}  
} U.UN=uv_  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 2'W3:   
} 0}jB/Z_T  
;,n{6`  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: H `Fe |6I&  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 1QXv}36#3n  
{ <e|I?zI9-  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); hb7H- Z2  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 4)ez0[i$X  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; I?@9;0R  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, # (B <n  
factoryDllName).Unwrap(); pA9^-:\*  
IMedia media = factory.CreateMedia(); .0;Z:x_3  
media.Play(); MHJH@$|]  
} ~7T]l1]W%  
VqLqj$P  
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。 ;_)&#X,?(  
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: LDHuf<`  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 B'B,,Mz  
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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