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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) v<SCh)[-p  
V/@?KC0B5  
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。 {24Y1ohK  
一、传统过程化设计思想 KfkE'_ F  
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: u{>_Pb  
public class MediaPlayer &:MfLD J  
{   5J0Sc  
private void PlayMp3() '<v_YxEn  
{ NIascee  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); F')fi0=  
} leMcY6  
7\e96+j|f  
private void PlayWav() v *UJ4r  
{ xM6v0Ua  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ( 8}'JvSu  
} u>U4w68  
|Vq&IfP  
public void Play(string audioType) lAcXi$pF  
{   <F7g;s'q9  
  switch (audioType.ToLower()) 7=gv4arRwt  
  { S7 _^E  
    case ("mp3"): b}OOG  
    PlayMp3(); $F,&7{^  
    break; !"e~HZmr  
    case ("wav"): :a#p zEK  
    PlayWav(); Q|+g= |%^  
    break;       NcVsQV  
  }   RaNz)]+7`  
} y_Tc$g~  
} [=xJh?*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。 :1O1I2L0  
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。 Q:#Kt@W  
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! QlFt:?7f  
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。 %}*0l8y  
二、面向对象设计思想 &K*x[  
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! aYyUe>  
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: 7?O~3  
public class MP3 uKBSv*AM  
{ dT9ekNQB  
public void Play() xa?#wY b  
{ <e :2DB&  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); eyiGe1^C  
} UOg4 E  
} c T!L+z g  
 / hl:p  
public class WAV <R?_Yjsw  
{ dK=<%)N  
public void Play() 4p %=8G|  
{ 8?S)>-mwv  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Viu+#J;l  
} &!kr &g#]  
} 4ZZ/R?AiK  
':v@Pr|  
Public class MediaPlayer t1I` n(]n  
{ c QjzI#  
  switch (audioType.ToLower()) +Y^_1  
  { .Fy f4^0  
    case ("mp3"): ?d -$lI  
        MP3 m = new MP3(); ?Q< o-o;B  
    m.Play(); 6L~tUe.G  
    break; D&xb tJd  
    case ("wav"): 3KF[ v{  
    WAV w = new WAV(); "SuBtoK  
w.Play(); 6tE<`"P!  
    break;       @CSTp6{y  
  } AU@XpaPWh  
}   l"\W]'T:r  
  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。 6E!CxXUX  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) v;9VX   
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。 OOEmXb]8  
public class AudioMedia 1|L3} 2  
{ $?l?  
public void Play() axl!zu*  
{ BVx: JiA  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 7kBULeBn|  
} }Om+,!_d  
} w%no6 ;  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 m,e @bJ-  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: o,!r t1&0  
public abstract class AudioMedia D cN s`2  
{ JNzNK.E!m-  
public abstract void Play(); o9!DK  
} glk_ *x  
W*q[f!@  
public class MP3:AudioMedia -ISI!EU$  
{ 2WjQ-mM#  
public override void Play() H1PW/AW  
{ > Xq:?}-m2  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); "+js7U-  
} _MZqH8  
}  0u4:=Z}W  
a.a5qwG  
public class WAV:AudioMedia "WTnC0<  
{ -WIT0F4o;  
public override void Play() m8F-#?~  
{ %@Nuzdp  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); R$@|t?  
} L;=<d  
} @0q%&v0  
Ed3 *fY  
public class MediaPlayer ,TTt<&c  
{   8>Hnv]p  
  //根据需要完成任务的单向分派 lvi~GZ  
public void Play(AudioMedia media) N(v<*jn  
{   )TxAhaz+  
  media.Play(); 5taYm'  
} F/[vg  
} %|[+\py$Q  
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)。 Zqke8q  
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。 =<I90j~)  
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: 83UIH0(  
public abstract class VideoMedia B98&JoS  
{ y&NO[  
public abstract void Play(); lH/d#MT   
} 5V\\w~&/  
mT;1KE{J{  
public class RM:VideoMedia ,~t{Q*#_h  
{ le%_[/_I|  
public override void Play() ]R/VE"-  
{ ;"=a-$vm  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); k 41lw^Jh  
} 0[g8  
} XCO{}wU)>  
I ;N)jj`b  
public class MPEG:VideoMedia +]/_gz  
{ c6 cGl]FL  
public override void Play() QT/TZ:  
{ FA ?xp1E  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); CF3Z`xD  
} ]%m0PU#  
} S+A'\{f  
(Vglcj  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 T<06y3sN  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: L)JpMf0  
2/f:VB?<T  
public interface IMedia L,0HX   
{ Q@hx +aM  
void Play(); pc<")9U%/  
} TjGe8L:  
W'6~`t  
public abstract class AudioMedia:IMedia wxEFM)zr  
{ -Y%#z'^-  
public abstract void Play(); "0Uh(9Fv  
} wy"^a45h  
P 0,) Gw  
public abstract class VideoMedia:IMedia ^?(A|krFg  
{ M0DdrL/ L  
public abstract void Play(); cAIMt]_  
} e~jw YImA  
!Gsr* F{.  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ~M`QFF  
public class MediaPlayer :Eq=wbAw  
{   qlmz@kTb  
public void Play(IMedia media) nJ |O,*`O  
{   X6%w6%su5  
  media.Play(); S',i  
} IZY q  
} ao>bnRXR  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 y-O# +{7  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 n}PK0  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 fg"@qE-;  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #z 3tSnmp  
{ <n< @ O5  
IMedia media = null; LS@[O])$'  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Z W` Ur>  
{ LivPk`[  
  case ("mp3"): W@v@|D@  
    media = new MP3(); WJCEiH  
    break; xcr=AhqM  
        //其它类型略; )[Bwr bn  
  case ("rm"): #$7 z  
    media = new RM(); 1$oVcDLl  
    break;   pZp|F  
  //其它类型略; t_5b  
} &x19]?D"+  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); j$<uE{c  
player.Play(media); de]r9$ D  
} P]gksts9f.  
=SPuOy8  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 2P`QS@v0a=  
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。 {^gb S  
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。 q/ -8sO}q  
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。 -Qx:-,.a  
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: ]bCeJE.+)  
public interface IMediaFactory YgiwtZ5FY  
{ ?F'gh4  
IMedia CreateMedia(); R>H*MvN  
} gv$6\1  
l4u@0;6P  
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: c\~H_ ~F  
public class MP3Factory:IMediaFactory xMJF1O?3  
{ 9'F-D  
public IMedia CreateMedia() X_|W#IM*+  
{ $~c?qU  
  return new MP3(); $+P9@Q$  
} %:^,7 .H@  
} vr5 6 f1  
//其它工厂略; oZ95)'L,  
 b<v\  
public class RMFactory:IMediaFactory Bmuf[-}QW  
{ 3nv7Uz  
public IMedia CreateMedia() s mub> V  
{ Ry*NRP;  
  return new RM(); I$0JAy  
} ! {lcF%  
} 5(bG  
//其它工厂略; Ti`<,TA54  
dgPJte%i  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 e'aKI]>a  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: NhQIpzL)  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 'JY*K:-  
{ B[7|]"L@  
IMediaFactory factory = null; <\Nf6>_qEM  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @<Au|l`  
{ 2pFOC;tl  
  //音频媒体 zMb7a_W  
  case ("mp3"): 6'ye-}vD-  
    factory = new MP3Factory(); o+{}O_r  
    break; _H@s^g  
  //视频媒体 quk~z};R>\  
case ("rm"): d_#\^!9  
    factory = new RMFactory(); hABC rd Em  
    break;   [^ck;4q  
  //其他类型略; GyJp! xFB  
} OqUEj 0X  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); \@nmM&7C!4  
player.Play(factory.CreateMedia()); ncJ}h\:Sk  
} DrbjqQL+.  
>bxT_qEm  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 W ]5kM~Q@  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: uxk&5RY  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) l;U9dO}/[  
{ wE3^6  
IMediaFactory factory = null; [,Ts;Hy6Q  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) w<j6ln+nM  
{     ? Ldw\  
  case ("mp3"): !JUXq  
    factory = new MP3Factory(); !.iu_xJ  
    break; ,^O**k9F  
    //其他类型略; cRz7.9-<  
  case ("rm"): N^q*lV#kob  
    factory = new RMFactory(); `ea;qWy  
    break;   CZE5RzG  
  //其他类型略; NI=t)[\F  
} :Y y+%  
IMedia media = factory.CreateMedia(); >!E:$;i@  
media.Play(); KQ?E]}rZ  
} IvetQ+  
Lcplc"C  
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。 n?&G>`u*  
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。 A)040n  
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。 Z i$a6  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: {#uX   
X"J79?5  
<appSettings> rj$u_y3S*  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ko im@B  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> W>dS@;E  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> b'Z#RIb  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> v;el= D  
</appSettings> eL^,-3JA(]  
=w".B[r  
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: f|?i6.N> f  
private void InitMediaType() vkE6e6,Qc  
{  gsc/IUk  
cbbMediaType.Items.Clear(); [sFD-2y  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) #PoUCRRC  
{ +F&w~UT  
    cbbMediaType.Item.Add(key); -:pLlN-f  
} / !jd%,G  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Y!i4P#4+q  
} =4 &9!Z  
)oG_x{  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: :2 ?dl:l  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) !s\-i6S>  
{ S`K8e^]  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ff-9NvW4v  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); tLS5yT/  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; & @^|=>L  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, &Dqg<U  
factoryDllName).Unwrap(); AmRppbj/wO  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ?t'O\n)M  
media.Play(); ,S:g 5n>M  
} "%<Oadz ap  
0>Z/3i&?<  
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。 4tCyd5u a8  
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: ZR6KE_  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 _&.CI6  
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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