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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) txJr;  
8qY79)vD4E  
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。 %b%-Ogz;4  
一、传统过程化设计思想 vL|SY_:4  
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: r;B8i!gD  
public class MediaPlayer \.C +ue  
{   J@^8ko  
private void PlayMp3() =+/eLKG  
{ 88VZR&v   
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); $}<PL}+  
} 8J=? 5  
.Obw|V-  
private void PlayWav() y[`l3;u:'  
{ _a5d?Q9Z  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); )jU)_To  
} k&&2Tq  
52Sa KA[  
public void Play(string audioType) 6 )Hwt_b  
{   f*!j[U/r_  
  switch (audioType.ToLower()) @ >d*H75  
  { >7wOoK|1'  
    case ("mp3"): |2?'9<  
    PlayMp3(); QP@%(]fG  
    break; ~c8? >oN(  
    case ("wav"): K-e9>fmB#  
    PlayWav(); sc|_Q/`\.  
    break;       ?p9VO.^5  
  }   fdxLAC  
} VO,!x~S!  
} 2>|dF~"  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 L; T8?+x  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 vGc,vjC3x  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! ;o^eC!:/%  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 }E+!91't.^  
二、面向对象设计思想 ;,$NAejgd  
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! k'gh  
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: m`IC6*  
public class MP3 6o |kIBte-  
{ {G|,\O1  
public void Play() m#8m] Y  
{ c|lu&}BS  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); @x9a?L.48  
} 0Oi,#]F  
} `k=bL"T>\  
{FO;Yg'  
public class WAV N8!cO[3Oh  
{ {s)+R[?m<o  
public void Play() q`|LRz&al  
{ p`mS[bxv!  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ~3UQ|j  
} AK&S5F>D+B  
} Jpj}@,  
b^ L \>3  
Public class MediaPlayer pwO>h>ik  
{ CEXyrs<  
  switch (audioType.ToLower()) /|r^W\DV&x  
  { - |kA)M[  
    case ("mp3"): TK5K_V*7  
        MP3 m = new MP3(); vh"R'o  
    m.Play(); W@T~ly;e*  
    break; 9!f/aI  
    case ("wav"): $iI]MV%=  
    WAV w = new WAV(); Q Btnx[  
w.Play(); #%`|~%`{:  
    break;       unshH<  
  } FjK3 .>'  
}   'Hc-~l>D  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 [r3!\HI7x  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) -d8TD*^  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 Q<z_/ j9  
public class AudioMedia ,%n\=  
{ #?5 (o  
public void Play() U3 */v4/  
{ @*}D$}aR'V  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); qgE 73.!`6  
} wDcj,:h`  
} 4S,`bnmB  
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)。 ^cV;~&|.Xk  
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: $>*3/H  
public abstract class AudioMedia if}-_E<F  
{ wkP#Z"A0~  
public abstract void Play(); (2$( ?-M  
} I{ HN67O  
aki _RG>U'  
public class MP3:AudioMedia tDSJpW'd  
{ (]b!{kS  
public override void Play() 9w"h  
{ MA;1 ;uI,  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); kz{/(t  
} "Weg7mc#  
} cS>e?  
^9^WuSq  
public class WAV:AudioMedia 3l)hyVf&  
{ ipQLK{]t  
public override void Play() 8S>&WR%jH]  
{ ([ jF4/  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); `n$I]_}/%  
} %R@X>2l/_  
} 7+]=-  
&f!z1d-qg?  
public class MediaPlayer NZ ;{t\  
{   '#s05hr  
  //根据需要完成任务的单向分派 D|@/yDQ  
public void Play(AudioMedia media) JmPHAUd  
{   xm%Um\Pb7  
  media.Play(); =jlt5 z  
} e "/;7:J5\  
} ]x\-$~E  
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)。 +lJG(Qd  
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。 p+l!6  
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: ElS9?Q+  
public abstract class VideoMedia 9[1`jtm  
{ 3mYiQ2  
public abstract void Play(); i%ZW3MrY~  
} 5V5%/FU m  
f&}k^>N#3  
public class RM:VideoMedia +SsK21f"r  
{ n,=VQ Ou  
public override void Play() I([!]z  
{ k:JrHBKv\  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); j*F`"df  
} gT$Ju88  
} ~7Ts_:E-  
f>aEkh6u9  
public class MPEG:VideoMedia #Xhdn\7  
{ x\F,SEj  
public override void Play() -`<kCW"  
{ K#*reJ}K  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); g) p,5BADm  
} SxdE?uCUS  
} (ohq0Y  
.{ 44a$)  
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。 [!}:KD2yX  
  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: %FXfqF9  
ObLly%|i  
public interface IMedia I"Ms-zs  
{ #?q&r_@@  
void Play(); j;s"q]"x]  
} 8#(Q_  
V+Cwzc^j  
public abstract class AudioMedia:IMedia 7:9.&W/KE  
{ L!=4N!j  
public abstract void Play(); ,S'p %g  
}  yyv8gH  
I *x[:)X8  
public abstract class VideoMedia:IMedia 9;Itqe{8w  
{ Gqcq,_?gt  
public abstract void Play(); ?47@ o1  
} Vnx,5E&  
p[<Dk$7K  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Vy*:ne  
public class MediaPlayer Xv< B1  
{   uwa~-xX6  
public void Play(IMedia media) vJ\pR~?  
{   N` aF{3[  
  media.Play(); a;QMA d!  
} T^T[$26  
} Y|8:;u'  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 'rMN=1:iu"  
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。 M&N 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。 <@}I0  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) f8M$45A'  
{ '|S%a MLZ)  
IMedia media = null; w=j  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Mu{;vf|j  
{ Nc+,&R13m  
  case ("mp3"): $-#Yl&?z9  
    media = new MP3(); PUo/J~v  
    break; Q-MQ9'  
        //其它类型略; #+$G=pS'v  
  case ("rm"): ?*?RP)V  
    media = new RM(); VYt!U  
    break;   sXi=70o  
  //其它类型略; 9Xl`pEhC  
} y]J89  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Cl ^\OZN\=  
player.Play(media); 0{dz5gUde  
} 9:`(Q3Ei  
e*bH0';q  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 (T!9SU  
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。 BNd^qB ?  
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。 \e!vj.PU  
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。 iXj o[Rz^C  
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: OfctoPP _0  
public interface IMediaFactory M7ers|&{  
{ 0PU8 #2pR  
IMedia CreateMedia(); UlAzJO6"  
} qZ}P*+`Q  
deM7fN4lTi  
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: uL3Eq>~x  
public class MP3Factory:IMediaFactory " R-!(9k^`  
{ io#&o;M<  
public IMedia CreateMedia() TjHwjRa  
{ nBHnkbKoy  
  return new MP3(); UW9?p}F  
} |N}P(GF  
} H^.IY_I`U*  
//其它工厂略; DXa=|T  
0 ;b[QRmy  
public class RMFactory:IMediaFactory d}JP!xf%  
{ 6KVn nK  
public IMedia CreateMedia() &^}6 9  
{ |1ST=O7.LH  
  return new RM(); YO}1(m  
} wjh=Q  
} Zs}5Smjl;%  
//其它工厂略; SB5&A_tr  
AX= 1b,s  
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。 3t<a $i  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: Y`o+XimX  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Qb)C[5a}  
{ X66VU  
IMediaFactory factory = null; ]d a^xWK  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) x.3J[=z=>  
{ lu#LCG-.  
  //音频媒体 wE@'ap#  
  case ("mp3"): )(tM/r4`c&  
    factory = new MP3Factory(); uu}x@T@  
    break; '=1KVE^Fk  
  //视频媒体 Q %wY  
case ("rm"): - /(s#D  
    factory = new RMFactory(); -T&.kYqnb$  
    break;   e.@uhB.  
  //其他类型略; `.T}=j|  
} 8me ]JRw  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 05snuNt]-  
player.Play(factory.CreateMedia()); iJZ/jCI  
} +V{7")px6  
8E4mA5@   
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。 `2`\]X_A{  
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: ] )F7)  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) @BrMl%gV  
{ x7vctjM|  
IMediaFactory factory = null; u`olW%C/T  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Q>R>R*1.j  
{     F29v a  
  case ("mp3"): ?gPKcjgoH!  
    factory = new MP3Factory(); Q}!mx7b0]  
    break; $uap8nN  
    //其他类型略; 5*E#*H  
  case ("rm"): \MK*by  
    factory = new RMFactory(); 6gT5O]]#o  
    break;   (`6T&>(4  
  //其他类型略; NTS# sgP  
} vTaJqEE  
IMedia media = factory.CreateMedia(); $b<6y/"  
media.Play(); =xsTDjH>  
} ovwQ2TuK  
?[& 2o|  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 u$D*tqxG  
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。 (u]N  
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。 MB%Q WU  
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: \~ BDm  
f8SL3+v  
<appSettings> m$9w"8R  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> f+|$&p%  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> quvanx V-L  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 8E8N6  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> !q-f9E4`  
</appSettings> &AlJ "N|  
?7 M.o  
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: q~@]W=  
private void InitMediaType() eeHP&1= 7  
{ S.Z9$k%   
cbbMediaType.Items.Clear(); M[z)6 .  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) fM #7y [  
{ UG'bOF4  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Wm H~m k"  
} :> &fV  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; <\0vR20/  
} 6Z`R#d #I  
Cn>ADWpT&  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 5C"QE8R o  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) BW"&6t#kA  
{ N`E-+9L)  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); xl"HotsX-x  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); h'$QC )P  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; /'Pd`Nxl.  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, >(y<0   
factoryDllName).Unwrap(); gtYAHi  
IMedia media = factory.CreateMedia(); `\X+ Ud|  
media.Play(); 3:{yJdpg  
} ;SwMu@tg  
DAwqo.m  
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。 gPu2G/Y  
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: sHcTd>xS  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ~V/?H!r'{}  
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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