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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) r|8d 4  
Qy<P463A(l  
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。 G_8RK,H.  
一、传统过程化设计思想 Y5Bo|*b  
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: BwEN~2u6  
public class MediaPlayer _.Nbt(mz  
{   SHxNr(wJ<Q  
private void PlayMp3() wW P}C D  
{ &|1<v<I5  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); gs[uD5oo<  
} 2jItq2.>  
&t@jl\ND  
private void PlayWav() S3%FHS  
{  -);Wfs  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); \:'/'^=#|  
} {z5--TogJ  
r +i($ jMs  
public void Play(string audioType) B]wk+8SMY.  
{   H2\;%K 2  
  switch (audioType.ToLower()) | j`@eF/"  
  { CsR$c,8X.  
    case ("mp3"): Kk0g0C:"EO  
    PlayMp3(); &{hL&BLr  
    break; 49c:V,  
    case ("wav"): 2]jn '4  
    PlayWav(); 6'57  
    break;       XEp{VC@=  
  }   [!uG1GJ>  
} U$.@]F4&  
} Zn+.;o)E<  
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。 %XDc,AR[  
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。 HZB>{O  
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! P )"m0Lu<  
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。 2;`1h[,-^  
二、面向对象设计思想 b5I I/Y  
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! )9G[dDeC  
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: $9#H04.x  
public class MP3 6<SAa#@ey  
{ %lhEM}Sm  
public void Play() l/ GGCnO/  
{ 6vo;!V6  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); }OR@~V{Gj  
} G6P?2@  
} E0=)HTtS  
,eW%{[g(  
public class WAV ^ogt+6c  
{ GW@;}m(  
public void Play() L#?Ek-  
{ h8S.x)  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 4r#= *  
} hbDXo:  
} 8I?Wt W  
[A~xy'T  
Public class MediaPlayer ]NY~2jmX  
{ .t-4o<7 3  
  switch (audioType.ToLower()) 6dt]`zv/  
  { 9 ';JXf$  
    case ("mp3"): G@\1E+Ip  
        MP3 m = new MP3(); &j`}vg  
    m.Play(); ".V$~n(  
    break; k68T`Ub\W6  
    case ("wav"): K`WywH3-  
    WAV w = new WAV(); Wx}8T[A}  
w.Play(); ;(/ZO%h  
    break;       u;"TTN  
  } DB|Y  
}   U^%Q}'UYym  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 \;3~a9q%  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) jl$ece5v  
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。 RDi]2  
public class AudioMedia BWa,f8  
{ `Bp.RXsd*  
public void Play() *uf'zQ<9  
{ 8 &LQzwa  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); =pO^7g  
} $E~`\o%Ev  
} A*2jENgci  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 X,_2FJv  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: cWaSn7p!X  
public abstract class AudioMedia I\{ 1u  
{ Q5`*3h6p=  
public abstract void Play(); Nq[uoaT  
} /QWvW=F2<  
C*_C;6.~Y  
public class MP3:AudioMedia 4<Utmr  
{ w^|*m/h|@u  
public override void Play() VcO0sa f`  
{ Gbr=+AT  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); GL#up  
} 8@Q$'TT6}  
} O!#g<`r{K  
T{.pM4Hd  
public class WAV:AudioMedia ?m}s4a  
{ 3>AMII  
public override void Play() W)2p@j59A  
{ b9J_1Gl]  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ]"hFC<w  
} OJuG~euy  
} wj^3N7_:w  
Ts[_u@   
public class MediaPlayer kR-SE5`Jk  
{   =JEv,ZGT3  
  //根据需要完成任务的单向分派 6:[dj*KGmT  
public void Play(AudioMedia media) VU(v3^1"  
{   EF[@$j   
  media.Play(); {_[N<U:QT&  
} 'Ym9;~(@R  
} uM IIYS  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 feDlH[$  
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。 t ;;U}  
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|V-f{l  
public abstract class VideoMedia EzM ?Nft  
{ uK"=i8rs4  
public abstract void Play(); !Vn\u  
} ghG**3xr  
{j?FNOJn  
public class RM:VideoMedia *SDs;kg  
{ N1}sHyVq7  
public override void Play() .+3g*Dv{&  
{ Q:G4Z9Kt  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); qs6]-  
} p Z|V 3  
} x_N'TjS^{  
x;P_1J%Q  
public class MPEG:VideoMedia RUnSCOdX  
{ _?m(V=z>  
public override void Play() Eex~xiiV  
{ x:NY\._  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 0WW2i{7`U  
} z,[Hli*0  
} ICx#{q@f,  
QC OM_$y  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 {tuYs:  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: .Ni\\  
S"bg9o  
public interface IMedia ArI2wM/v  
{ ~F|+o}a `  
void Play(); y1eW pPJa  
} l|JE#  
'j8:vq^d  
public abstract class AudioMedia:IMedia u"cV%(#  
{ ar!R|zmf  
public abstract void Play(); 58tARLDr  
} *k(XW_>  
y*jp79G  
public abstract class VideoMedia:IMedia jjB~G^n  
{ m<T%Rb4?@  
public abstract void Play(); O~#!l"0 L+  
} ,F8Yn5h  
gZ3u=uME  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Xv5wJlc!d  
public class MediaPlayer b7?uq9  
{   r"3=44St  
public void Play(IMedia media) Pe_W;q.  
{   p?%y82E  
  media.Play(); \R9(x]nZ%  
} z1 | TC  
} v!-/&}W)1  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 36&e.3/#  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 1Ti f{i,B  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 +aCv&sg  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ^+>laOzC`8  
{ .GP T!lDc  
IMedia media = null; YNyk1cE  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) j ?3wvw6T  
{ T"}5}6rSG  
  case ("mp3"): X Swl Tg  
    media = new MP3(); ?|\ER#z  
    break; [\98$BN  
        //其它类型略; Tj` ,Z5vy  
  case ("rm"): 5K1)1E/Fu  
    media = new RM(); bivuqKA  
    break;   .,|G7DGH]  
  //其它类型略; m/@wh a  
} }#RakV4  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ,GhS[VJjR  
player.Play(media); ,hm\   
} X6w6%fzOH>  
`iFmrC<  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 +6M}O[LP  
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。 d`=MgHz  
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。 Z!a =dnwHz  
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。 `!3SF|x&  
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: Zgp4`)}:  
public interface IMediaFactory XB;7!8|  
{ 6m/r+?'  
IMedia CreateMedia(); U/66L+1  
} xf\C|@i  
:(U ,x<>  
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: Fo (fWvz  
public class MP3Factory:IMediaFactory [: n'k  
{ +5g_KS  
public IMedia CreateMedia() &T?RZ2  
{ P-9)38`5  
  return new MP3(); kr^P6}'  
} q5J5>  
} lne4-(DJ  
//其它工厂略; X&.ArXn*  
*2>&"B09`  
public class RMFactory:IMediaFactory ;>U2|>5V  
{ '2A)}uR  
public IMedia CreateMedia() 3V+] 9;  
{ 8?B!2  
  return new RM(); !]A  
} 0I-9nuw,^;  
} r Xt}6[S  
//其它工厂略; g>E LGG |Q  
G=s}12/Z"{  
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。 Pf")e,u$  
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: e-})6)XgA  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) pTth}JM>  
{ M~Tuj1?  
IMediaFactory factory = null; p}}R-D&K  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) PV.X z0@R  
{ H*?t^  
  //音频媒体 Ea=8}6`s  
  case ("mp3"): D=A&+6B@-  
    factory = new MP3Factory(); v ,i%Q$  
    break; Si4!R+4w  
  //视频媒体 nSDMOyj+  
case ("rm"): p#ZCvPE;uH  
    factory = new RMFactory(); CCs%%U/=  
    break;   nI?[rCM  
  //其他类型略; :I.mGH!^  
} (U D nsF  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Y Vt% 0  
player.Play(factory.CreateMedia()); d~])K#oJ  
} h"B+hu  
6%\J"AgXO  
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。 \Gef \   
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,qI@n<  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 5ORo3T%  
{ }?$F}s-  
IMediaFactory factory = null; E<rp7~#  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ; }I:\P  
{     |MTnH/|  
  case ("mp3"): 2"v6 >b%  
    factory = new MP3Factory(); >>4qJ%bL  
    break; + )AG*  
    //其他类型略; }`@vF|2L  
  case ("rm"): h6Ub}(Ov  
    factory = new RMFactory(); :^lI`9'*R  
    break;   LRxZcxmy  
  //其他类型略; i]c!~`  
} h:))@@7MJ  
IMedia media = factory.CreateMedia(); i'<[DjMDlm  
media.Play(); : g7@PJND  
} B6+khuG(  
`{@8Vsmy:  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 ''cInTCr  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 d"1]4.c  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 ql Ax  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: J/`<!$<c  
^do9*YejX;  
<appSettings> # " 6Qj'/h  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> tH@Erh|%  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> #Qw0&kM7I  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> .fqN|[>  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 5;Czu(iH$  
</appSettings> nQZx= JK  
+%z> H"J.  
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: Hzm:xg  
private void InitMediaType() >a<.mU|#  
{ b}$+H/V  
cbbMediaType.Items.Clear(); oi7@s0@  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) E:_ZA  
{ n t;m+by  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 3)wN))VBX  
} eI}aQ]$ED  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; e-/&$Qq  
} ](]i 'fE>  
R{`(c/%8  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 4/~E4"8  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) gT{Q#C2Baw  
{ biD$qg  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 8.1c?S  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 'T;P;:!\  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; _IHV7*u{;  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, >0y'Rgfe  
factoryDllName).Unwrap(); ;3coP{  
IMedia media = factory.CreateMedia(); wYXQlxdy  
media.Play(); :wyno#8`-  
} Vi$~-6n&  
i$"F{|Z0  
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。 UBU=9a5  
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: tyDU @M  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 h|9L5  
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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