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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) t{ R\\j  
5x=aJl;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。 UBm L:Qv  
一、传统过程化设计思想 FkH HTO  
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: '<JNS8h  
public class MediaPlayer 0eP ]  
{   sT*D]J 2  
private void PlayMp3() 4Ucs9w3[  
{ hp$/O4fD  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Nf!g1D"U  
} OtVRhR3>  
JoCZ{MhM  
private void PlayWav() ,Hzz:ce  
{ zJ=lNb?q  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); <y}9Twdy  
} o _G,Ph!7  
S <RbC  
public void Play(string audioType) 2&,jO+BqE@  
{   D"z3SLFW{  
  switch (audioType.ToLower()) 2d#3LnO  
  { [XKudw%  
    case ("mp3"): ^c-8~r|y,  
    PlayMp3(); GGQ%/i]:  
    break; ^7Hwpn7E  
    case ("wav"): 0ap_tCY  
    PlayWav(); 3 i;sB  
    break;       $1E'0M`  
  }   @,:6wKMc  
} s;ivoGe}  
} JqmxS*_P  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 \x7^ly$_  
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。 k',#T932x1  
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! RDSkFK( D  
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。 L7`=ec<  
二、面向对象设计思想 [X%Wg:K  
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! @PZ{(  
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: w!eY)p<  
public class MP3 _t/~C*=:=  
{ l"rX'g?  
public void Play() -\9K'8 C  
{ +7KRoF|  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); `w_%HVw>"  
} A/c#2  
} E~y( @72)  
L[cP2X]NQ  
public class WAV _yRD*2 !;  
{ B{lj.S` mB  
public void Play() q21l{R{Y  
{ )vsX (/WU  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); }1#prQ0F  
} 4~K%,K+Du  
} W5Uw=!LdEY  
jf^BEz5  
Public class MediaPlayer fpa ~~E-  
{ h.*v0cq:  
  switch (audioType.ToLower()) ]<*-pRN  
  { !kS/Ei  
    case ("mp3"): _M) G  
        MP3 m = new MP3(); |kGQ~:k+P  
    m.Play(); dLfB){>S  
    break; Fy$f`w_H@  
    case ("wav"): |E9'ii&?B  
    WAV w = new WAV(); oMNSQMlI  
w.Play(); 9vauCIfVC  
    break;       7|PB6h3  
  } .Im=-#EN  
}   ~Z~V:~  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ntntB{t  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) )~0TGy|  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 Rc vp@  
public class AudioMedia RKPX*(i~  
{ cN-$;Ent  
public void Play() 4nrn Npf`b  
{ >r3SF3XMq  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); !(HPx@_  
} a*&(cn  
} @h9QfJ_f  
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)。 Fs3 :NH  
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: =NmW}x|n  
public abstract class AudioMedia @'9m()%-]g  
{ 2FcNzAaV  
public abstract void Play(); +#Wwah$  
} ~1&WR`U  
3$_JNF`  
public class MP3:AudioMedia 6f:uAFwG  
{ T& 4f} g/  
public override void Play() 2){O&8A  
{ N8iLI`  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 2?{'(i ay  
} B@U'7`v  
} !zfKj0^  
%P7 qA  
public class WAV:AudioMedia pm=m~  
{ Wu"1M^a  
public override void Play() 15S&,$ 1&  
{ WvZt~x&2  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); R@-x!*z  
} S1[, al  
} 2qot(Zs1i  
84!Hd.H  
public class MediaPlayer pC]XbokES  
{   $A`m8?bY  
  //根据需要完成任务的单向分派 Gj?$HFa  
public void Play(AudioMedia media) r1TdjnP,2^  
{   !6l*Jc3  
  media.Play(); `^] D;RfE  
} S@'%dN6e  
} /Kh,  
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)。 ]}kw'&  
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。 =Oq *9=v|  
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: 16>D?;2o(  
public abstract class VideoMedia zu.B>INe  
{ e=nvm'[h  
public abstract void Play(); 51u\am'T  
} 3FtL<7B '.  
Vm[F~2+HX  
public class RM:VideoMedia L+*:VP6WD  
{ 8ok=&Gq4  
public override void Play() OIJT~Z}  
{ @H<*|3J  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); h!ogH >S~  
} 51`&%V{daL  
} r^a:s]  
LRg]'?  
public class MPEG:VideoMedia t>AOF\  
{ [}M!ez  
public override void Play() @TQ/Z$y  
{ qY$ [2]  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); WrSc@j&Ycv  
} ,zdGY]$  
} `IEA  
B;?)X&n|X  
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。 }W'4(V;:  
  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: Xl<iR]lda  
4g"%?xN  
public interface IMedia YrJUs]A  
{ x1?mE)n]  
void Play(); w|6/i/X  
} hPUAm6 b;  
,:e~aG,B  
public abstract class AudioMedia:IMedia swxX3GR  
{ ;Y[D#Ja-  
public abstract void Play(); m$_b\^we  
} ) $_1U!z  
MqB@}!  
public abstract class VideoMedia:IMedia W;yc)JB   
{ +8C }%6aX  
public abstract void Play(); t^KQ*8clG  
} l'/`2Y1  
vUVFW'-  
这样再更改MediaPlayer类的代码: _FYA? d}  
public class MediaPlayer `!/[9Y#Hp  
{   ~1%*w*  
public void Play(IMedia media) ]c~yMA+]FZ  
{   L FkDb}  
  media.Play(); K^U ="  
} B=r DU$z  
} aTTkj\4  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 60vmjmXl  
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。 t\hnnu`Pq  
  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。 *{vH9TO  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Ig t*8px  
{ s`_EkFw>Gl  
IMedia media = null; a1~|?PCbY  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) rP3tFvOH  
{ T2MC`s|`  
  case ("mp3"): A{ ~D_q  
    media = new MP3(); dazNwn  
    break; 2+rT .GFc  
        //其它类型略; v*?8:>:}  
  case ("rm"): J`U]Ux/L  
    media = new RM(); xeSch?}  
    break;   6X*vCylI  
  //其它类型略; &liON1GLM  
} "D _r</b  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Q-'j131[  
player.Play(media); <Z:FY|'s  
} !iKW1ks  
M; wKTTQy  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 U L $!  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 B18BwY  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 N:)x67,  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 7.hBc;%2u  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: d\JaYizp  
public interface IMediaFactory ^)~Smj^d  
{ 'vd&r@N  
IMedia CreateMedia(); pPBXUu'  
} {&n- @$?  
D<6$@ZJ  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: E+lR&~mK=  
public class MP3Factory:IMediaFactory x(TF4W=j  
{ uaF-3  
public IMedia CreateMedia() +d6onO{8  
{ -U/)y:k!%  
  return new MP3(); KMj\A d  
} -lhIL}mGf  
} '#f<wf n  
//其它工厂略; KSPa2>lz?  
._G ,uP$  
public class RMFactory:IMediaFactory 09-8Xzz  
{ {s mk<NL  
public IMedia CreateMedia() V1]GOmXz  
{ _u[tv,  
  return new RM(); =7<JD}G  
} EfEgY|V0  
} Z< i }XCE  
//其它工厂略; r E+B}O  
.t_t)'L  
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。  4u:SE   
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: :hZM$4  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) { LvD\4h"  
{ mH$tG $  
IMediaFactory factory = null; CT[9=wV)m%  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ,ErfTg&^  
{ 1,wcf,  
  //音频媒体 e]RzvWq  
  case ("mp3"): Op%OQ14$  
    factory = new MP3Factory(); irAXXg  
    break; ,W}:vdC  
  //视频媒体 )%K<pIk  
case ("rm"): c*)T4n[e  
    factory = new RMFactory(); MT-Tt  
    break;   EB[T 5{  
  //其他类型略; |Mb{0mKb  
} "U}kp#)  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); *]]Zpa6  
player.Play(factory.CreateMedia()); msmW2Zc  
} = wD#H@h  
`9^tuR,  
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。 4H#-2LV`  
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: s* (a  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) JY"jj}H]|  
{ o]<Z3)  
IMediaFactory factory = null; XDY]LAV  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 3ay},3MCV%  
{     cqG6di7#  
  case ("mp3"): (Mk7"FC7  
    factory = new MP3Factory(); ~m6=s~Vn  
    break; f7x2"&?vg  
    //其他类型略; 7_I83$p'  
  case ("rm"): TF8#I28AD  
    factory = new RMFactory(); ?8-Am[xH  
    break;   " @D  
  //其他类型略; OS z71;j  
} KnG7w^  
IMedia media = factory.CreateMedia(); (DiduSJ  
media.Play(); iww/s  
} \l59/ZFan  
-uYxc=4Lh  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 1{a%V$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。 <O1R*CaP  
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。 $r!CQ 2S  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: IbI0".o  
o !tC{"g  
<appSettings> j .q}OK  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> f!'i5I]  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ]DNPG"  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> K0.aU  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 9nG^_.}|  
</appSettings> Xq135/d  
{:1j>4m 2  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: c]^P$F8U  
private void InitMediaType() K7RAmX  
{  QHNyH  
cbbMediaType.Items.Clear(); Tc^ 0W=h  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) n\"6ol}>E  
{ "`% ,l|D  
    cbbMediaType.Item.Add(key); }-oba_  
} 0i*V?  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; al2lC#Sy  
} <X)\P}"L4  
 (Q8!5s  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ;%e)t[5  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ?AyxRbk  
{ g{'f%bkG  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); &aRL}#U  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); x%EGxs;>^  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ^ptybVo  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, %YR&>j k  
factoryDllName).Unwrap(); iHPsRq!  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ray3gM%JLj  
media.Play(); IJ Jp5[w  
} =.3#l@E!C  
~F,~^r!Jtu  
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。 VVeJe"!t  
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: h3@tZL#g  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 eAlOMSL\  
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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