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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) :|Z$3q  
;*y|8od B  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 C@*%AY  
一、传统过程化设计思想 \.c]kG>k-  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: Nc{]zWL9  
public class MediaPlayer Uh>.v |P6  
{   wb]*u7G t/  
private void PlayMp3() aGpCNc{+  
{ Ds {{J5Um%  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); NA+&jV  
} XR|"dbZW.0  
sa_R$ /H  
private void PlayWav() u FMIY(vB  
{ >Y}7[XK  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); BR;QY1  
} %m oJF1  
pJd0k"{  
public void Play(string audioType) 3@&bxYXm  
{   o>2e !7  
  switch (audioType.ToLower()) |</"N-#S  
  { s0r"N7~  
    case ("mp3"): ([Ebsj  
    PlayMp3(); f Gb7=Fk  
    break; (YIhTSL"]  
    case ("wav"): Z)/6??/R  
    PlayWav(); 2-~a P  
    break;       wDDxj  
  }   gF3TwAr  
} lY.B  
} "ml?7Xl,n  
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。 sYI~dU2H  
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。 +)gGs# 2X  
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! Wdo#?@m  
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&Bn8L~O  
二、面向对象设计思想 ,~- ?l7  
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! O7v]p  
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:_!w[NiLp  
public class MP3 .Y!:x =e  
{ K'NcTw#f  
public void Play() )!cI|tovs  
{ \E Z+#3u  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); BjiYv}J  
} ~wTX >qV  
} I0DM=V>;  
hm3jpWi 8  
public class WAV Y~az!8j;Z  
{ Id %_{),HX  
public void Play() jPnO@ H1  
{ 9mQ#L<Ps  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); v Xb:  
} $_)=8"Sn  
} z5 Bi=~=#  
_F izgs  
Public class MediaPlayer \83sSw  
{ "IG+V:{ou  
  switch (audioType.ToLower()) \OcMiuw  
  { +e'X;  
    case ("mp3"): >\Z R*CS  
        MP3 m = new MP3(); l)Zs-V!M^\  
    m.Play(); NY@"&p'Q  
    break; {]^2R>0Q  
    case ("wav"): "x&3Z@q7  
    WAV w = new WAV(); ?vu_k 'io  
w.Play(); %,|ztH/ Q  
    break;       L~dC(J)@ZI  
  } YdI0E   
}   IZ8y}2  
  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。 _R7 w?!t8  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) t}Ss=0dJO  
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。 Tr&E4e  
public class AudioMedia o'Pu'y  
{ RZO5=L9E  
public void Play() Sj)}qM-y#  
{ [Uli>/%JB  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); # .<V^  
} 6^;^rUlm  
} Pd~MiyO;K  
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)。 2J<&rKCF  
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: &x0C4Kh  
public abstract class AudioMedia f7J,&<<5w  
{ iITp**l  
public abstract void Play(); $}R$t-  
} : ,p||_G&  
bC~~5Cm  
public class MP3:AudioMedia Fc8E Y*  
{ )p8I @E  
public override void Play() `5'2Hg+  
{ t\r:E2 O  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); LmQ/#Gx  
} m=TJDr-  
} 9cd8=][  
'# z]M  
public class WAV:AudioMedia RH(V^09[o  
{ s-k_d<  
public override void Play() z<pJYpxH  
{ D|_V<'  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); gWrAUPS[  
} S &JJIFftO  
} 5+P@s D  
\DA$6w\\  
public class MediaPlayer XoR>H4xh  
{   +y&d;0!  
  //根据需要完成任务的单向分派 dB;3.<S=  
public void Play(AudioMedia media) "&lN\&:  
{   6:?rlh  
  media.Play(); )"`!AerJ  
} ~|l IC !q  
} kIvvEh<L=  
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)。 <\@ 1Zz@ms  
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。 }B q^3?,#{  
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: 47UO*oLS  
public abstract class VideoMedia MJ\[Dt  
{ *8)2iv4[  
public abstract void Play(); W f@t4(i  
} (][LQ6Pc  
a3@w|KLt  
public class RM:VideoMedia &|5GB3H =  
{ },c,30V'  
public override void Play() # |^^K!%  
{ Cd]/  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); GBP-V66  
} [s` G^  
} [VSU"AJY  
EO)%UrWnC  
public class MPEG:VideoMedia +.Bmkim  
{ &uM^0eM  
public override void Play() GXX+}=b7qO  
{ SwH2$:f  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); f9TV%fG?  
} & ,L9OU  
} xx8U$,Ng  
_:J*Cm[q  
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。 Z$'I Bv  
  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: ]gEhE  
$-vo}k%M  
public interface IMedia )1F<6R  
{ 'C?NJ~MN  
void Play(); Qw)9r{f  
} }$g mK  
M>l^%`  
public abstract class AudioMedia:IMedia R,Oe$J<  
{ |(% u}V?  
public abstract void Play(); Zzj0\? Ul  
} } /:\U p  
wW`}VKu  
public abstract class VideoMedia:IMedia A6UO0lyu  
{ uDayBaR  
public abstract void Play(); oRq!=eUu_  
} !/I0i8T  
zAScRg$:?  
这样再更改MediaPlayer类的代码: >V;,#5F_  
public class MediaPlayer Ya Y8 `M{  
{   {CUk1+  
public void Play(IMedia media) l1+[  
{   $.K?N@(W  
  media.Play(); cH D%{xlb  
} "uD= KlA  
} ZR3nK0  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 lDc;__}Ws  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 . (`3JQ2s  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 lCb+{OB  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) y79qwM.  
{ z?ucIsbR  
IMedia media = null; y' xF0  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @q8an  
{ ,&]MOe4@>  
  case ("mp3"): '2^ Yw  
    media = new MP3(); 3071:W  
    break; #DI$Oc  
        //其它类型略; /-Qv?"  
  case ("rm"): 'Ud| Ex@A9  
    media = new RM(); 3/goCg  
    break;   ]tt} #  
  //其它类型略; ?m"|QS!!K  
} svhrf;3:  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); rPiNv 30L  
player.Play(media); &M"ouy Zo9  
} wH6u5*$p  
<GIwRVCU  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 HKmcQM  
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。 (36K3=Qa  
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。 P-Su5F  
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。 2x} 6\t  
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: /c-nE3+rn  
public interface IMediaFactory TD,nIgH`  
{ J|QiH<  
IMedia CreateMedia(); %mI~ =^za  
} JMyTwj[7  
\54}T 4R  
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: TI9X.E?  
public class MP3Factory:IMediaFactory 3 <SqoJSp  
{ .;I29yk\XS  
public IMedia CreateMedia() ,4@|1z{bfm  
{ 5nLDj:C~  
  return new MP3(); 1'KishHK=  
} clDHTj=~  
} 3<(q }  
//其它工厂略; 4A.Q21s  
x8N|($1  
public class RMFactory:IMediaFactory Ok H\^  
{ ^Udv]Wh  
public IMedia CreateMedia() xHkxc}h  
{ ;#anZC;  
  return new RM(); f}fsoDoQ=  
} 4\2V9F{s  
} bI ITPxz  
//其它工厂略; vA&Vu"}S  
=,/D/v$m'2  
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。 le .'pP@  
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: Wd 2sh  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) h%}( h2 W  
{ ST',4 Oph5  
IMediaFactory factory = null; s3QEi^~  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) X[hM8G  
{ yI8tH!  
  //音频媒体 -T_\f?V88  
  case ("mp3"): t&RruwN_;  
    factory = new MP3Factory(); aW;aA'!  
    break;  tFh|V pB  
  //视频媒体 Dn;p4T@  
case ("rm"): YD_]!HK}  
    factory = new RMFactory(); 0D [@u3W  
    break;   H{zPft  
  //其他类型略; D3]BTkMMS;  
} 3N4.$#>#9@  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); uofLhy!  
player.Play(factory.CreateMedia()); 96ZdM=  
} !1 :@8q  
k W-81  
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。 `a4 $lyZ  
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: %_f;G+fK\p  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ?0vNEz[  
{ SG'JE}jzO  
IMediaFactory factory = null; )"u:ytK{  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) T9jw X:n  
{     %a 8&W  
  case ("mp3"):  (_+;R  
    factory = new MP3Factory(); }Ik1bkK  
    break; y-+G wa3  
    //其他类型略; OyVm(%Z   
  case ("rm"): \{v,6JC  
    factory = new RMFactory(); Z^_>A)<s<  
    break;   Ft-6m%  
  //其他类型略; ti_u!kNv  
} bkv/I{C>?  
IMedia media = factory.CreateMedia(); +zO]N&  
media.Play(); .Ff_s  
} 1f//wk|  
->oz#  
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。 dgc&[  
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。 2 P}bG>M  
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。 u''BP.Y S  
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: ==9ZFdf  
!,bPe5?Ql  
<appSettings> +R\~3uj[7  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> |63Y >U"  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> Tg''1 Wl*  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> p\D >z("  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> V SAafux  
</appSettings> =vEkMJ Os  
3M N  
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: 8hB.fau  
private void InitMediaType() 80&D""  
{ nVOqn\m-  
cbbMediaType.Items.Clear(); v33T @  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) Eo=HNe  
{ o# {#r@,i  
    cbbMediaType.Item.Add(key); NMXM[Ukb  
} ]w22@s  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; CeW7Ym  
} 8 /m3+5  
^H=o3#P~L  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: *m&&1W_  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 4iBxPo(0  
{ UrK"u{G  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); aN'0} <s  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); v5 Y)al@  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; Xb<)LHA~3  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, !: |nI77|  
factoryDllName).Unwrap(); `d`&R.'  
IMedia media = factory.CreateMedia(); fM:80bn L+  
media.Play(); Oz>io\P94  
} n\>.T[$"  
V9{B}5KC  
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。 t2.juoI(  
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: RV92qn B  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 wE2x:Ge:  
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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