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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) Jajo!X*Wai  
2%'{f  
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。 ]wMd!.lm-  
一、传统过程化设计思想 SpU+y|\[0  
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: Wl/oun~o  
public class MediaPlayer 7+0Kg'^+n  
{   c3W9"  
private void PlayMp3() y4PR&^l?g  
{ 'c*Q/C;  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ~,WG284  
} eRKuy l  
LuM:dJ  
private void PlayWav() HQw98/-_W  
{ brx 7hI  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); zc01\M  
} J]yUjnQ[h  
-~ \R.<+  
public void Play(string audioType) `w` f[dU-  
{   C#d .3t  
  switch (audioType.ToLower()) v;AsV`g  
  { }:<`L\8q\  
    case ("mp3"): 4$#nciAe  
    PlayMp3(); ``$Dgj[  
    break; E #q gt9  
    case ("wav"): 8[\F*H  
    PlayWav(); Yj3j?.JJk  
    break;       M!Q27wT8 O  
  }   F6 ?4&h?n  
} <E/4/ ANN  
} s!(O7Ub  
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。 &TJMopVn  
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。 X|zQZ<CO  
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! Hof@,w  
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。 meey5}  
二、面向对象设计思想 r6S-G{o  
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! XVr>\T4  
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: y (@j;Q3(r  
public class MP3 ySAkj-< /P  
{ tj$&89  
public void Play() oS6dcJHf  
{ UKX9C"-5v  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); go >*n\  
} b* k=  
} _/(DEF+G  
,' VT75  
public class WAV g@0<`g  
{ HY-7{irR~  
public void Play() $cjwY$6  
{ H@Yj  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Sggha~E2s  
} KZrg4TEVi  
} a,mG5bQ!  
r&  
Public class MediaPlayer 5:y\ejU  
{ S:2M9nC  
  switch (audioType.ToLower()) _=0%3Sh  
  { &CBW>*B  
    case ("mp3"): >f+qImH  
        MP3 m = new MP3(); NZT2ni4  
    m.Play(); WV5z~[  
    break; <L'!EcHm%]  
    case ("wav"): 4SRjF$Bsz  
    WAV w = new WAV(); {zzc/!|  
w.Play(); SB~HHx09  
    break;       )(bAi  
  } o]T-7Gs4p  
}   ^97u0K3$  
  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。 [0c7fH`8V  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) wHx@&Tp  
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。 5rp,xk!  
public class AudioMedia >A&D/k MO  
{ @}9*rWJIE  
public void Play() 3DjlX*  
{ WxPu{N  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); % !P^se  
} D+4oV6}~  
} Yr!@pHy  
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)。 xXb7/.*qE  
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: B ]*v{?<W  
public abstract class AudioMedia T{ WJf-pI  
{ ZkWX4?&OMt  
public abstract void Play(); WAq)1gwN  
} wFbw3>'a9  
ohEIr2  
public class MP3:AudioMedia +az=EF  
{ B`{7-Asc1  
public override void Play() S<*h1}V3/  
{ m8}c(GwcP  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); zX]4DLl,  
}  9}-;OJe  
} (JMk0H3u  
Gx)U~L$B  
public class WAV:AudioMedia =;L44.,g  
{ @kst G3@  
public override void Play() `@<>"ff#F  
{ y@XE! L  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 9U]3B)h%m  
} TmviYP gb  
} (V(8E%<c  
mETGYkPUa  
public class MediaPlayer C[ma!he  
{   My6a.Kl  
  //根据需要完成任务的单向分派 .gQYN2#zb  
public void Play(AudioMedia media) aU\R!Y$/"  
{   !l9i)6W  
  media.Play(); q"LE6?hs  
} :,Zs {\oI3  
} kR0/jEz C  
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)。 }[;{@Zn  
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。 R1cOUV,y[/  
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: )L+>^cJI<  
public abstract class VideoMedia J;DTh ]z?:  
{ bVxbQ$  
public abstract void Play(); to9X2^  
} aM5Hp>'nI  
L l$,"}0T  
public class RM:VideoMedia ,DL%oQR  
{ Cl>|*h+m  
public override void Play() zp'Vn7  
{ Cfr2 ~w  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); U{,:-R  
} /OD@Xl];K  
} ptQCqQ1_d  
#1)#W6 h\  
public class MPEG:VideoMedia 4`Ib wg6"B  
{ o? LJ,Z  
public override void Play() `G'Z,P-a  
{ A)9F_;BY  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); SX)o0v+  
} =D3K})&  
} 2F&VG|"  
2}uSrA7n]  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 2rGg  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: % `\}#  
he! Uq%e  
public interface IMedia P=<>H9p:o  
{ c BcZ@e;  
void Play(); STjk<DP(  
} yedEI[_4  
*";O_ :C!  
public abstract class AudioMedia:IMedia k0bDEz.X  
{ 1v~1?+a\2  
public abstract void Play(); dy.U;  
} U[O7}Nsb"  
o_C]O"  
public abstract class VideoMedia:IMedia  (z.4er}o  
{ eWGaGRem  
public abstract void Play(); _{2/QP}  
} \o}=ob  
=/m$ayG  
这样再更改MediaPlayer类的代码: fB= j51Lw  
public class MediaPlayer 4^GIQEjx  
{   ]G}:cCpd+a  
public void Play(IMedia media) " ?=$(7uc  
{   fR&x5Ika0  
  media.Play(); X1XmaO% A  
} ">FuCvQ  
} qFE(H1hy  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 WRqpQEY  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 N{&Hq4^c  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 m)ENj6A>yP  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +JejnG0  
{ Ake$M^Bz  
IMedia media = null; Yln[ZmK9g  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) G'T: l("l  
{ jaL#  
  case ("mp3"): /k.?x]Ab  
    media = new MP3(); ^&7gUH*v  
    break; '/F%  ff  
        //其它类型略; 2-dEie/{'  
  case ("rm"): ja&S^B^@  
    media = new RM(); /5Tp)h|  
    break;   !B/5@P  
  //其它类型略; PI&@/+  
} b^q%p1  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ~m3Tq.sYrY  
player.Play(media); D[0g0>K  
} |.?$:D&6  
=X3Rk)2r  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 L2IY$+=M  
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。 z9 $1jC  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 G2yQHTbl  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 H~; s$!lG  
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: (R]b'3,E$  
public interface IMediaFactory m](q,65 2  
{ JN-W`2  
IMedia CreateMedia(); -ZH6*7!  
} HX#$ ^@Q(  
,CIsZ1[VS  
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: a 9!.e rM  
public class MP3Factory:IMediaFactory v[]&yD  
{ -5y=K40  
public IMedia CreateMedia() E`b<^l`  
{ Ey&gZ$|&  
  return new MP3(); oAF#bj_f  
} G O[u  
} _F`RwBOjs  
//其它工厂略; X\1.,]O >  
5Ve T8/7Q  
public class RMFactory:IMediaFactory \# _w=gs<i  
{ AvcN,  
public IMedia CreateMedia() IoCi(N;  
{ | $D`*  
  return new RM(); ;<H\{w@D  
} ki ?ETC  
} 9+!"[  
//其它工厂略; u}|+p+  
BM[jF=0  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 o)+Uyl   
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: Q tl!f  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 'RpX&g  
{ 5@^['S4%8*  
IMediaFactory factory = null; _n+ 5{\z  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) -'uz%2 {  
{ %b>Ee>rdD  
  //音频媒体 IN?rPdY  
  case ("mp3"): -] `OaL!  
    factory = new MP3Factory(); m`xzvg  
    break; T7Qw1k  
  //视频媒体 "qhQJql  
case ("rm"): HFW8x9Cc  
    factory = new RMFactory(); v5 I}a7  
    break;   P( 1Z  
  //其他类型略; V5rW_X:]8  
} [&+5E1%L  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); S8Yti  
player.Play(factory.CreateMedia()); M,g$  
} Y))x'<T'Q  
; mwU>l,4  
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。 -J^t#R^$`  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: (3N;-   
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) LfX[(FP  
{ l {t! LTf;  
IMediaFactory factory = null; yZY.B {  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) jfjT::f>l  
{     c=<5DC&p  
  case ("mp3"): Z`x*Igf8  
    factory = new MP3Factory(); :|N(:W>=$Y  
    break; '7UIzk|  
    //其他类型略; =-;J2Qlg6  
  case ("rm"): L+Q.y~  
    factory = new RMFactory(); c4iGtW  
    break;   c52S2f7  
  //其他类型略; dCO)"]  
} gUrXaD#  
IMedia media = factory.CreateMedia(); a[7 Lqu  
media.Play(); lO=~&_  
} h`pXUnEZ  
5^Ps(8VbS  
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。 _e$T'*q  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 q]wP^;\Jl  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 GI)eq:K_U8  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: S\ ) ~9?  
"U*6?]f  
<appSettings> lH"4"r  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> #_'| TT>p#  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> '<Jqp7$dL  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 1(jDBP!8  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> c63yJqiW  
</appSettings> \kG;T=H  
?K= X[  
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: !@9G9<NK  
private void InitMediaType() =v7%IRP5  
{ L]{1@~E:q  
cbbMediaType.Items.Clear(); M`tNYs]V  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) NH;.!x q:  
{ :7)lgiM2  
    cbbMediaType.Item.Add(key); &nfGRb  
} L[O.]2  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; -HUlB|Q8r  
} zA*I=3E(  
3oMhsQz~z  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 0%"sOth  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Q3 yW#eD  
{ #L 9F\ <K  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ,g:\8*Y>'  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 8"C[sRhz  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; p #Y2v  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ~'#,*kA:6  
factoryDllName).Unwrap(); Hg 2Rcl  
IMedia media = factory.CreateMedia(); i2 G.<(3O  
media.Play(); um*!+Q  
} G }U'?p  
Rv)>x w  
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。 +|zcjI'=O  
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: pN#RTb8o  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 l 1eF&wNC  
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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