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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) @x*.5:[  
/wlFD,+8  
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。 :U8k|,~f  
一、传统过程化设计思想 }Wqtip:L  
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: n@_)fFD%  
public class MediaPlayer U(!?d ]en  
{   _C5nApb  
private void PlayMp3() e]Puv)S>{8  
{ }q]jjs  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); K,]woNxaw  
} r\B"?oqC  
y%FYXwR{  
private void PlayWav() gz#+  
{ sX Z4U0 #  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); zNwc((  
} ,k\/]9  
*iYMX[$  
public void Play(string audioType) ~Z7)x7 z  
{   1S&0  
  switch (audioType.ToLower()) A^t"MYX@  
  { R7,p ukK  
    case ("mp3"): B9AbKK$`  
    PlayMp3(); b70AJe=  
    break; SbCJ|z#?  
    case ("wav"): -G FwFkWm  
    PlayWav(); l -XnB   
    break;       n~.%p  
  }   y%JF8R;n  
} m+p4Mc%u  
} yZ?$8r  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 x!>d 6lgej  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 pA*i!.E/b  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! aw]8V:)$J  
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。 KjC[q  
二、面向对象设计思想 F~%|3a$Y  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ML"_CQlE7  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: waBRQh  
public class MP3 @\+%GDv  
{ ";o~&8?)  
public void Play() }tu4z+T2  
{ t Z+0}d  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); mqubXS;J|P  
} + 2OZJVJ  
} {({ R:!c  
!eV^Ah>PZ  
public class WAV Zi ma^IL  
{ } !Xf&c{7{  
public void Play() 1+S g"?8  
{ 4^0\dq  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); xiEcEz'lk  
} y)IGTW o  
} a$A2IkD  
xJ$Rs/9C  
Public class MediaPlayer haN"/C^  
{ 7(H ?k  
  switch (audioType.ToLower()) y)0gJP L^  
  { <. ezw4ju  
    case ("mp3"): r!CA2iK`  
        MP3 m = new MP3(); $tEdBnf^ca  
    m.Play(); HhzkMJR8  
    break; r}Ltv?4  
    case ("wav"): nMLU-C!t  
    WAV w = new WAV(); Sb^add0dT  
w.Play(); {n pOlV  
    break;       \MF3CK@/  
  } JATS6-Lz`  
}   .V7Y2!4TE  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 <1TlW ~q<  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) !,I7 ?O  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 u<x[5xH+  
public class AudioMedia j )<;g(  
{ b!0'Qidh0  
public void Play() }#1U D  
{ 5aa}FdUq  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); K3j_C` Se  
} S_a :ML<  
} }klE0<W|5\  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 Pv^(Q ]  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: V|+ `L-  
public abstract class AudioMedia ;OQ#@|D  
{ )Uc$t${en  
public abstract void Play(); )r-T=  
} *xEI Zx  
%g!yccD9  
public class MP3:AudioMedia bXa %EMF  
{ tq2-.]Y@U  
public override void Play() `\Uc4lRS  
{ #8P#^v]H  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 1'(_>S5CG  
} .`:oP&9r  
} f+Pg1Q0zI  
ZD$-V 3e`  
public class WAV:AudioMedia ^vYVl{$bT  
{ 3WQRN_  
public override void Play() v(i1Z}*b  
{ MtMvpHk  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); .CIbpV?T  
} 3L'en  
} F<6KaZ|  
#|)JD@;Q  
public class MediaPlayer |Ba4 G`  
{   3?a0 +]  
  //根据需要完成任务的单向分派 @m*&c*r  
public void Play(AudioMedia media) Oex{:dO "F  
{   |!?2OTY  
  media.Play(); eD>-`'7<  
} }S'I DHla  
} Km|9Too  
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)。 Zm"!E6`69  
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。 _ C7abw-  
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: n's2/9x  
public abstract class VideoMedia x@{G(W:W  
{ }CB=c]p  
public abstract void Play(); MAm1w'ol"  
} T%M1[<"Q  
C:|q'"F  
public class RM:VideoMedia Xq=!"E  
{ z&>9 s)^-  
public override void Play() B:R7[G;1  
{ '6Pu[^x  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); =:t@;y  
} \'\N"g`Fr  
} sR7{i  
[TiT ff&LV  
public class MPEG:VideoMedia w>H%[\Qs  
{ MEdIw#P.}{  
public override void Play() \NvC   
{ ae9k[=-  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); #+ 2:d?t  
} [[Jv)?jm  
} +X2 i/}  
$sd3h\P&R  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 ];d5X  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: i_oro "%yL  
wiK@o$S-  
public interface IMedia lOowMlf@2  
{ F^%{ ;  
void Play(); w@ gl  
} Z~-T0Ab-  
f)u*Q!BDD  
public abstract class AudioMedia:IMedia %x cM_|AyR  
{ <3],C)Zwc  
public abstract void Play(); =F^->e0N  
} tk3<sr"IQ  
Cu)%s  
public abstract class VideoMedia:IMedia z[0LU]b<  
{ YW4b m  
public abstract void Play(); _{2Fx[m%  
} D@sx`H(  
wB1-|= K1  
这样再更改MediaPlayer类的代码: bJG!)3cx  
public class MediaPlayer NIWI6qCw  
{   ]ut-wqb{p  
public void Play(IMedia media) i 5 >J  
{   u~naVX\3b  
  media.Play(); 84hi, S5P  
} .yFg$|yG  
} M2zos(8g  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Mo/2,DiI5  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。  "df13U"  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 (> +k3  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) \gJapx(  
{ Hb@G*L$  
IMedia media = null; 7(+OsE  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 2]_4&mU  
{ pjmGzK  
  case ("mp3"): ]P}K3tN%]  
    media = new MP3(); &bS"N)je  
    break; AK*mcTr  
        //其它类型略; j]ln :?\  
  case ("rm"): (to/9OrG  
    media = new RM(); vP87{J*DE1  
    break;   0^)8*O9$  
  //其它类型略; ()3x%3   
} j-C42Pfr  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); -!bLMLIg  
player.Play(media); b*6c. o  
} 0Z1H6qn  
"M5ro$qZ}  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 nY"rqILX?  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 c=jI.=mi3  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 6b+ Wl Ib  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 vhE}{ED  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: p0y0T|H^  
public interface IMediaFactory M|Lw`?T  
{ upEPv .h  
IMedia CreateMedia(); '7O{*=`oj  
} WV !kA_  
s:m<(8WRw  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: tsSS31cv  
public class MP3Factory:IMediaFactory eN2k8=  
{ UVoLHd  
public IMedia CreateMedia() kb}]sj  
{ Fl'xmz^  
  return new MP3(); #by9D&QP]  
} W:+2We@  
} oX:1 qJrC  
//其它工厂略; _'v }=:X  
u=v%7c2Mx}  
public class RMFactory:IMediaFactory Ae{4AZ  
{ H>X>5_{}  
public IMedia CreateMedia() "6*Kgf2G  
{ qqom$H<  
  return new RM(); 8NF;k5   
} ttAVB{kdo  
} beHCEwh  
//其它工厂略; G(|(y=ck  
bh;b` 5  
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。 xn x1`|1u  
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: ]\9B?W(#  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) OL ]T+6X  
{ SFk11  
IMediaFactory factory = null; `9Q,=D+  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())  /nD0hb  
{ M5ySs\O4  
  //音频媒体 Y4 ~wNs6  
  case ("mp3"): !>kv.`|7~  
    factory = new MP3Factory(); Zh~Lm  
    break; n.8A Ka6  
  //视频媒体 +O!M>  
case ("rm"): &"j).Ogm4  
    factory = new RMFactory(); G}?P r4Gj  
    break;   >y06s{[  
  //其他类型略; @#ho(_U8  
} EBL,E:_)  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Bg+]_:<U  
player.Play(factory.CreateMedia()); s=%+o& B  
} @|UIV  
C+#;L+$Gi  
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。 3W0E6H"  
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: 1~xn[acy  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) { d2f)ra.  
{ f{ 4G  
IMediaFactory factory = null; v[yTk[zd0  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) hZ\W ?r  
{     U0bE B  
  case ("mp3"): E[Ws} n.  
    factory = new MP3Factory(); fF-\TW  
    break; M?4r5R  
    //其他类型略; j+B5m:ExfI  
  case ("rm"): bmq XP  
    factory = new RMFactory(); 5t5S{aCDr  
    break;   v`ZusHJ1d  
  //其他类型略; : $52Ds!i  
} ^B6i6]Pd=9  
IMedia media = factory.CreateMedia(); \|>`z,;  
media.Play(); a^}P_hg}-  
} V8U`%/`N  
A*;^F]~'  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 g;Sg 2  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 )6R#k8'ERr  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 ^(m6g&$(  
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: [?f.0q  
g /@yK  
<appSettings> Q}f}Jf3P  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> N5an9r&z(1  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> (7jB_ p%  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> $I6eHjYT  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> io33+/  
</appSettings> lbuW*)  
Lvj5<4h;  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: m<'xlF  
private void InitMediaType() Md?bAMnG+}  
{ .8PO7#  
cbbMediaType.Items.Clear(); -S3+ h$Y8  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) UV8r&O  
{ 8 W<)c  
    cbbMediaType.Item.Add(key); &'ETx"  
} \NQ)Po@z  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; u+gXBU  
} [QqNsco)  
Q]g4gj  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: GxDF7 z%&  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) oY6|h3T=Q$  
{ NUnc"@  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); '%RK KA  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); <VxpMF  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; MJ/%$  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, <C96]}/ ?  
factoryDllName).Unwrap(); k42ur)pb  
IMedia media = factory.CreateMedia(); N[bf.5T  
media.Play(); ?*mbce[  
} 6.7 Kp  
|{LaZXU&  
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。 Y&!]I84]  
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: 898wZ{9  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 9-iB?a7{.  
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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