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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) 6_|iXs(&  
=mR~\R( I  
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。 }`KK  
一、传统过程化设计思想 )X |[ jP  
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: F<.oTP-B  
public class MediaPlayer ezimQ  
{   OT 0%p)  
private void PlayMp3() )5T82=[h<  
{ wcH,!;3z+  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); }uZ/^_U.  
} @$}Ct  
pwvzs`[;  
private void PlayWav() eH HY.^|  
{ (#kKL??W  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Hjhgu=  
} &~mJ ).*  
'8J!(+  
public void Play(string audioType) YRg"{[+#]k  
{   <O Y (y#x  
  switch (audioType.ToLower()) [|".j#ZlK  
  { srPczVG*  
    case ("mp3"): U!d|5W.{Q  
    PlayMp3(); zh{,.c  
    break; n%|og^\0  
    case ("wav"): PRJ  
    PlayWav(); 8[b_E5!V  
    break;       ES-V'[+jDy  
  }   T:T`M:C.  
} K|pg'VT"  
} [ Y+Ta,  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 !3F3E8%  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 Su/8P[q_  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! {W+IUvn  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 )ifjK6*  
二、面向对象设计思想 :FTx#cZ  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! XHU\;TF  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: QC,fyw\  
public class MP3 (}g4}A@x  
{ GY>G}bfh  
public void Play() O&dBLh!G  
{ {FQ@eeU  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); @E 8P>kq  
} @An}  
} 0=0,ix7?#  
\sMe2OL#z  
public class WAV *\.8*6*$!  
{ Y~ xo=v(  
public void Play() lArKfs/   
{ +7\d78U  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); '-U&S  
} ]p8 zT|bv  
} * N]^(+/A  
SZ29B  
Public class MediaPlayer l+#J oc<8  
{ 0iYo&q'n  
  switch (audioType.ToLower()) _01wRsm%2  
  { nb<e<>L  
    case ("mp3"): u,V_j|(e  
        MP3 m = new MP3(); _tUh*"e&  
    m.Play(); \q($8<  
    break; {xAd>fGG+y  
    case ("wav"): vPz$+&{I  
    WAV w = new WAV(); y\omJx=,  
w.Play(); e2e!"kEF  
    break;       ;FQNO:NP  
  } NbC2N)L4  
}   @XJ#oxM^  
  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。 C}#$wge  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) @ ]40xKF  
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。 F\, vIS  
public class AudioMedia cYp/? \  
{ zauDwV=  
public void Play() 6P3h955c  
{ fy]c=:EmD  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); UX+vU@Co[  
} $xT9e  
} `Of D^Q=  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 SJ91(K  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: Q^;:Kl.b  
public abstract class AudioMedia ]5K+W  
{ /GVjesN  
public abstract void Play(); cZJ5L>ox  
} O\CnKNk,  
Y[l<fbh(}  
public class MP3:AudioMedia ^,0Lr$+  
{ ue^HhZ9  
public override void Play() GE`1j'^-  
{ N]eBmv$|  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 3&>0'h  
} Y)@Y$_  
} EK= y!>  
iciKjXJ :  
public class WAV:AudioMedia NRny]!  
{ OP<N!y?[  
public override void Play() "u]&~$  
{ 3dSb!q0&N  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ,]:Gn5~  
} ~`Rar2%B  
} D Qz+t  
k3H0$1  
public class MediaPlayer @I}VD\pF  
{   =&6sU{j*  
  //根据需要完成任务的单向分派 .%y'q!?  
public void Play(AudioMedia media) IIT UM)  
{   ,jEc4ih4  
  media.Play(); HCsd$M;Hbv  
} 5x%Blkx  
} d#TA20`  
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-~gIlbQ`  
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。 JO*/UC>"  
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: BPa,P_6(  
public abstract class VideoMedia Fsm6gE`|n  
{ p U9 .#O  
public abstract void Play(); 5RvE ),  
} 1 _Oc1RM   
PWZd<  
public class RM:VideoMedia qEuO@oE  
{ &e6UEG  
public override void Play() (8aj`> y  
{ J^`5L7CO  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); -uWV( ,|  
} q\}+]|nGs  
} ,cL;,YN  
5@%.wb4  
public class MPEG:VideoMedia 4uzMO<  
{ {aNpk,n  
public override void Play() R|}N"J_  
{ 1cv~_jFh  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); F$(ak;v}  
} r8@] |`j  
} (ix.  
O >pv/Ns  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 ^ZO! (  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: Nf^<pT [*  
%s"& |32  
public interface IMedia C+uW]]~I)  
{ .=9WY_@SZ  
void Play(); :^PksR  
} );%H;X+x  
PWyf3  
public abstract class AudioMedia:IMedia ~x!up 9  
{ A$r$g\5+  
public abstract void Play(); qx b]UV,R  
} oWL_Hh%-f`  
u1L^INo/  
public abstract class VideoMedia:IMedia H)i|?3Ip  
{ "5Y6.$Cuf!  
public abstract void Play(); ?!&%-R6*  
} C&>*~  
@`dg:P*[  
这样再更改MediaPlayer类的代码: GE(~d '  
public class MediaPlayer 3PGAUQR#"q  
{   _<LL@IX  
public void Play(IMedia media) @U18Dj[  
{   MNWI%*0LO  
  media.Play(); Fu_I0z  
} 5gtf`ebs/  
} e ~'lWJD  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 >P:X\5Oj  
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。 cu($mjC@T  
  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。 xsB0LUt  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) vo`&  
{ O`c50yY  
IMedia media = null; q6)fP4MQ]  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) kFwFPK%B  
{ 6ki2/ Q  
  case ("mp3"): ^APtV6g  
    media = new MP3(); xy[#LX)RW  
    break; P2a5<#_|  
        //其它类型略; nq]6S$3 6  
  case ("rm"): <- !1`@l>  
    media = new RM(); :${tts2g  
    break;   # G 77q$  
  //其它类型略; R ,qQC<  
} ];LFv5"  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 0mujf  
player.Play(media); WA8<:#{e  
} @wgd 3BU  
#dj?^n g  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 uy'seJ  
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。 )rK2%\Z  
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。 (tX3?[ii  
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。 +ODua@ULFB  
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: OALNZKP  
public interface IMediaFactory yl~_~<s6  
{ ^~;ia7V&2  
IMedia CreateMedia(); +Cw_qS"=  
} m+hI3@j  
k?14'X*7yu  
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: n(J>'Z  
public class MP3Factory:IMediaFactory RyJy%| \-S  
{ *z?Uh$I4  
public IMedia CreateMedia() 3$nK   
{ ^obuMQ;  
  return new MP3(); 9pqsr~  
} Bi:lC5d5?  
} din,yHu~  
//其它工厂略; Bzrnmz5S  
3T)rJEN A  
public class RMFactory:IMediaFactory }yEV&& @  
{ w'2FYe{wj  
public IMedia CreateMedia() J+`aj8_B  
{ VTu#)I7A^@  
  return new RM(); ;Z d_2CZ  
} N $) G 8  
} W5 F\e[Ax5  
//其它工厂略; "Gp[.=.z?  
RW L0@\  
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。 ]=00<~ l*q  
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: K:a8}w>Up  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) m!/TJhiQ  
{ 2bNOn%!  
IMediaFactory factory = null; Cf=H~&`Z  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) [i`  
{ LpU}.  
  //音频媒体 HU $"o6ap  
  case ("mp3"): .J)TIc__|A  
    factory = new MP3Factory(); T;/GHC`{Y  
    break; |#@7$#j  
  //视频媒体 U=.PL\  
case ("rm"): G;l7,1;MU:  
    factory = new RMFactory();  v_!6S|  
    break;   z%YNZ ^d  
  //其他类型略; Mj MDD  
} KGy 3#r;Q  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); G%erh}0~  
player.Play(factory.CreateMedia()); ep"[; $Eb  
} J:m/s9r  
JXK\mah  
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。 X&pYLm72;  
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: N `|A  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 'Rn-SD~gIr  
{ EL?(D  
IMediaFactory factory = null; 'QCIKCn<  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) :5NMgR.d  
{     /I`TN5~  
  case ("mp3"): }=^ ,c  
    factory = new MP3Factory(); 8)X9abC  
    break; c* {6T}VZr  
    //其他类型略; r(>S  
  case ("rm"): KNx/1 lf  
    factory = new RMFactory(); m^D'p  
    break;   DXLXGvcM  
  //其他类型略; :<qe2Z5k  
} *,\"}x*  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ?G,4N<]Nu  
media.Play(); h<G4tjtk  
} }%_|k^t  
$D^\[^S  
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。 IOl_J>D]F  
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。 X.fVbePxUU  
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。 4XN \p  
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: ^PZ[;F40  
S<i$0p8J;  
<appSettings> rOSov"7  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> iHD!v7d7  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 2LwJ%!  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ]@&X*~c^Z  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> DKIH{:L7  
</appSettings> F0:]@0>r  
aA`eKy) \  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: J2=4%#R!  
private void InitMediaType() l00i2w  
{ GcVQz[E  
cbbMediaType.Items.Clear(); ]8p{A#1  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) b>07t!;  
{ f7=MgFi  
    cbbMediaType.Item.Add(key); YXA@ c  
} *)Rm X$v3  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ;kgP:n  
} 8rsc@]W  
pbVL|\oB}  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 54_}9_g  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) }'oU/@yG  
{ X1^VdJE  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); TA[%eMvA  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); WX&IQ@  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; cJo%j -AM  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Lw>B:3e  
factoryDllName).Unwrap(); "V|Rq]_+%  
IMedia media = factory.CreateMedia(); V\L;EHtc$  
media.Play(); is<:}z  
} .vu7$~7  
\o>-L\`O  
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。 C]ss'  
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: gu k,GF9p]  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 5|H;%T 3_  
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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