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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) l.BNe)1!22  
B_S3}g<~  
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。 6yb<4@LOb  
一、传统过程化设计思想 3XRG"  
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: */)gk=x8  
public class MediaPlayer U`Zn*O~/  
{   q~3&f  
private void PlayMp3() R<=t{vTJ5  
{ Q ZlUUj\  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 6D0,ME#  
} 4!jHZ<2 Z  
($s{em4L  
private void PlayWav() }dz(DP d  
{ ;W].j%]L e  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); H]e 2d|  
} \a!<^|C&  
|#wz)=mD  
public void Play(string audioType) 0 Yp;?p^  
{   {>Px.%[<  
  switch (audioType.ToLower()) 5*AKl< Jl  
  { sn( }5;  
    case ("mp3"): `9-Zg??8r  
    PlayMp3(); J$;)TI  
    break; }>w4!  
    case ("wav"): ( ~>Q2DS  
    PlayWav(); T!PX?  
    break;       msylb~^  
  }   wu')Q/v  
} d%hA~E1rR  
} 3fPv71NVtt  
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。 A=K1T]o  
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。 #"_MY-  
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! i1 &'Zh  
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。 N,|oV|i  
二、面向对象设计思想 U4gwxK  
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! Fn,|J[sC  
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: GLyh1qNX  
public class MP3 ]_?y[@ZP  
{ m!_ghD{5h  
public void Play() W=?87PkJu  
{ keOW{:^i  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); C)w *aU,(  
} ,whNh  
} mxGN[ %ve  
,)1e+EnV&  
public class WAV 1*h7L<#|mQ  
{  6qlr+f  
public void Play() "puz-W'n  
{ R{_IrYk  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); R{vPn8X 6g  
} 8H?AL RG  
} &/9oi_r%r  
t^hkGYj!2  
Public class MediaPlayer SfUUo9R(sm  
{ 3iw9jhK!W  
  switch (audioType.ToLower()) j&.BbcE45  
  { Oe`t!&v  
    case ("mp3"): =*jcO119L  
        MP3 m = new MP3(); v=VmiBq[  
    m.Play(); b`zf&Mn  
    break; }c%y0)fL  
    case ("wav"): ?C35   
    WAV w = new WAV(); ?M^t4nj  
w.Play(); "Ycd$`{Vgt  
    break;       <h9\A&  
  } *.g?y6d  
}   EB<q.  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 m{c#cR  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) -::%9D}P|  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 G>QTPXcD  
public class AudioMedia sfE8b/Z8  
{  HU9y{H  
public void Play() c ?XUb[  
{ .Er/t"Qs;  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); '.,.F0{x  
} 8 -A7  
} VsEAo  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 u(702S4  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: +_P 2S  
public abstract class AudioMedia :g#it@  
{ Z;D3lbqE  
public abstract void Play(); S8m&Rj3O&  
} "~C#DZwt{  
D5u"4\g< &  
public class MP3:AudioMedia #Ca's'j&f  
{ (}1f]$V  
public override void Play() VAGMI+ -  
{ 4tJ4X' U  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 0!`7kZrN  
} rJp6d :M  
} ]bb}[#AY  
/g'-*:a  
public class WAV:AudioMedia  <z2mNq  
{ F*VMS  
public override void Play() +Q31K7Gr  
{ y$o=\:  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); +z0}{,HX  
} : "te-  
} "B3:m-'  
f*{;\n (.t  
public class MediaPlayer Ba|}C(Ws?  
{   i0Q _f!j  
  //根据需要完成任务的单向分派 Eu.qA9,@U  
public void Play(AudioMedia media) sA-W^*+  
{   _x 6E_i-(  
  media.Play(); q- (N Zno  
} 3Lki7QW`  
} LoE(W|nj  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 <Cu?$  
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。 e-3pg?M  
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: O&iYGREO  
public abstract class VideoMedia tkqBCKpDa  
{ ZM`P~N1?)g  
public abstract void Play(); a9zph2o-  
} h\*rv5\M  
%L>nXj  
public class RM:VideoMedia ~PW}sN6ppG  
{ iCRw}[[  
public override void Play() '8kjTf#g<l  
{ |!5T+H{Sj  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 9w;J7jgOT!  
} :;q_f+U  
} 1[g!^5W  
Fi% W\Y'  
public class MPEG:VideoMedia gzCMJ<3!D  
{ I S8nvx\  
public override void Play() u;ooDIq@  
{ F%Umau*1  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); =z1o}ga=EA  
} wx%nTf/Oa  
} ^@lg5d3F  
f\_!N "HW  
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。 [j]J_S9jJ  
  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: ec4%Wk2  
]!G>8Rc  
public interface IMedia bSR+yr'?  
{ _JJKbi  
void Play(); emY5xZ@N  
} vs)I pV(  
GL =XiBt  
public abstract class AudioMedia:IMedia s8Ry}{  
{ m2q;^o:J  
public abstract void Play(); o/ g+Z  
} D4O5@KfL  
aU<D$I  
public abstract class VideoMedia:IMedia *8X9lv.Z  
{ qvU$9cTY  
public abstract void Play(); G<-9U}~76  
} ? Ga2K  
 vs])%l%t  
这样再更改MediaPlayer类的代码: <Z:8~:@  
public class MediaPlayer pebx#}]p-  
{   -C-OG}XjI  
public void Play(IMedia media) 9#T%bB "J  
{   ?V)C9@bp  
  media.Play(); 1;:t~Y  
} P[I*%  
} d?&!y]RS#  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 =#Cf5s6qt  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 h3]@M$Y[  
  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。 fZV8 o$V  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 7|M$W(P  
{ Z: lB:U'o  
IMedia media = null; xe gL!  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) !E {GcK  
{ [zTYiNa  
  case ("mp3"): PMN2VzE4{  
    media = new MP3(); Ns|V7|n]  
    break; u->@|tEq  
        //其它类型略; E7NbPNd  
  case ("rm"): O`[iz/7m  
    media = new RM(); yEpN,A  
    break;   $mI:Im`s  
  //其它类型略; ?F87C[o  
} Y = g>r]2  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Ih-3t*L  
player.Play(media); &.  =}g]  
} Z"n'/S:q  
"gbnLKs  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 q?Ku}eID3  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 UC+7-y,  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 le^_6| ek  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 > 0Twr  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: BsK|:MM]  
public interface IMediaFactory aFr!PQp4{  
{ vpeBQ=2\  
IMedia CreateMedia(); 6a%:zgkOpu  
} -_EY$ ?4  
[Zt# c 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: >^H'ZYzw  
public class MP3Factory:IMediaFactory Cb )=n6  
{ hViprhC  
public IMedia CreateMedia() =|gJb|?w  
{ s la*3~ ?*  
  return new MP3(); ])QO%  
} )+w/\~@  
} WpJD=C%  
//其它工厂略; +Y5(hjE  
R?bn,T>  
public class RMFactory:IMediaFactory GcZM+c  
{ iz9\D*or  
public IMedia CreateMedia() }c35FM,  
{ _z<Y#mik  
  return new RM(); UVT >7  
} $(KIB82&  
} M2;%1^  
//其它工厂略; Esz1uty  
2;%#C!TG;  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。  `CA G8D  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: y|e2j&m  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) rb *C-NutE  
{ dXhCyr%"6  
IMediaFactory factory = null; @~$F;M=.*  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) c_ qcb7<~.  
{ - - i&"  
  //音频媒体 9ra HSzK@d  
  case ("mp3"): qab) 1ft  
    factory = new MP3Factory(); VBbUl|X\  
    break; %="~\1y  
  //视频媒体 u>,lf\Fgz  
case ("rm"): XN~#gm#  
    factory = new RMFactory(); g{A3W) [ b  
    break;   dysX  
  //其他类型略; DOF?(:8Y  
} Z]x  5!  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); :k ME  
player.Play(factory.CreateMedia()); Y)Znb;`?a  
} ){O1&|z-  
HUU >hq9  
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。 Kf05<J!  
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: zdLVxL>87  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) I;kf #nvao  
{ UM4 @H1  
IMediaFactory factory = null; .8T\Nr\~2  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) IwTr'}XIw  
{     gro7*<  
  case ("mp3"): rPiiC/T.`  
    factory = new MP3Factory(); ~@[(N]=q  
    break; '?{0z!!  
    //其他类型略;  /,1SE(  
  case ("rm"): }.fL$,7a  
    factory = new RMFactory(); U;x1}eFT  
    break;   B#HnPUUK  
  //其他类型略; $kxu;I  
} pG,<_N@P  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ",~ b2]ym  
media.Play(); kF(Ce{;z  
} K,x$c %  
}iPo8Ra  
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。 Po Yr:=S?  
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。 QO5OnYh  
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。 ; @ 7  
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: eZ!yPdgy|  
f![xn2T  
<appSettings> V.K70)]  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ZhGh {D[,  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> Nl~Z,hT$*  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 9USrgY6_  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> Rz.i/w g}  
</appSettings> :0M' =~[  
Ff[H>Lp~  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: u{g]gA8s  
private void InitMediaType() ?JuX~{{. L  
{ ~8jThi U  
cbbMediaType.Items.Clear(); **T:eI+  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) "[awmZ:wo  
{ 'fS?xDs-v  
    cbbMediaType.Item.Add(key); J Z %`%rA  
} v\fzO#vj  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; gXq!a|eH  
} "%:7j!#X|I  
E=;BI">.  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Xy[}Gp  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Z -pyFK\  
{ Qe2m8  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); tegOT]|  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); c*.G]nRc  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; D",A$(lG  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, AU0$A403  
factoryDllName).Unwrap(); ow-+>Y[qZ  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Ezi' 2Sc  
media.Play(); P-[fHCg~  
} (YAI,Xnw  
jZa25Z00  
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。 OF-E6bc  
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: X"kXNKV/n  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 `ifb<T  
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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