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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) ?\pE#~m  
G[^G~U\+!  
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。 RYhdf  
一、传统过程化设计思想 4*,q 1yK  
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: =J'?>-B  
public class MediaPlayer `i:0dVs  
{   }-Ma ~/  
private void PlayMp3() RtW5U8  
{ uHIWbF<0oo  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); O``MUb b  
} ^ /BE=$E\  
<&Uk!1Jd  
private void PlayWav() E0h p%:  
{ W|Tew-H{h_  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); C/vLEpP{(/  
} ["IJ h  
g|HrhUT;  
public void Play(string audioType) a?MtY EK2  
{   e ^qnUjMy  
  switch (audioType.ToLower()) X]*/]Xx  
  { 8WGM%n#q  
    case ("mp3"): ? 7EVmF  
    PlayMp3(); S- \lN|  
    break; 3# (5Kco  
    case ("wav"): .:raeDrd  
    PlayWav(); !U!E_D.O  
    break;       vWovR`  
  }   ;X6y.1N~  
} H7= z%Y9y  
} |K-lg rA  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 rQm  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 7 tpZE+OX  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! D` X6'PP  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 fYjsSUnf  
二、面向对象设计思想 B3t>M) 9  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! NETC{:j  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: @/(7kh +  
public class MP3 6)$ N[FNs  
{ }_22 wjm~  
public void Play() K@~#Gdnl  
{ hNo>)$v!s  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); I yN9 +  
} 'uzv\[  
} Kc\'s65.]  
;T+U&U0d|  
public class WAV TkoXzG8yE<  
{ 9y^kb+  
public void Play() NYjS  
{ v : "m  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Be{/2jU%  
} L-z ;:Ztk  
}  L%WME8PB  
}(ma__Ao  
Public class MediaPlayer }. xrJ52Tz  
{ <rB3[IJo  
  switch (audioType.ToLower()) Zlk,])9Q  
  { CQSpPQA  
    case ("mp3"): v]:+` dV  
        MP3 m = new MP3(); *qPdZ   
    m.Play(); \TbsoWX  
    break; BIV<ti$.  
    case ("wav"): zj>aaY  
    WAV w = new WAV(); _~;&)cn,0  
w.Play(); (T|TEt  
    break;       sTtX$&Qu  
  } V06CCy8n  
}   h(@R]GUX  
  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。 V uG?B{  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) WR/o @$/  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 FxCZRo&  
public class AudioMedia +Qh[sGDdY  
{ dGW {l]N  
public void Play() !K3})& w  
{ y?pD(u  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); /gz:zThf{  
} <4bz/^  
} <S1??  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 MpO RGd  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: e>l,(ql  
public abstract class AudioMedia ]~-*hOcQ4  
{ B.$PhmCG  
public abstract void Play(); I-b_h5ZD6  
} 7J9l.cM3  
^GMJ~[]  
public class MP3:AudioMedia d0(Cn}m"c  
{ &E bI Op  
public override void Play() /+V Iw`E  
{ OAv>g pw  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); X rF3kz!44  
} } h[>U  
} *>jjMyn  
*E:x E/M!2  
public class WAV:AudioMedia F4Zn5&.)  
{ }A]BpSEP  
public override void Play() NYBe"/}GS  
{ )kYOHS  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ~eP  
} V vu(`9u]  
} !tEe\K\e  
>1 @Ltvm  
public class MediaPlayer TyF{tuF  
{   V!4a*,Pz  
  //根据需要完成任务的单向分派 %Rp8{.t7  
public void Play(AudioMedia media) 7^$)VBQ/  
{   {`% hgR  
  media.Play(); < f(?T`  
} f~ =r*&U  
} Z%}4bJ  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 \fZiL!E^7  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 -gS"pE^1  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: k=[pm5ZvT~  
public abstract class VideoMedia fW?sYC'  
{ ]H ~Y7\N-v  
public abstract void Play(); nnwJ YEi  
} xRum*}|4  
F8<"AI  
public class RM:VideoMedia 5t\HJ`C1Z  
{ /b5>Qp  
public override void Play()  ?CP2AK  
{ 0,_b)  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); tx"LeZZ  
} x5}lgyt  
} [dB$U}SEj  
;HNq>/{  
public class MPEG:VideoMedia ;au*V5a%  
{ 7]E m ,  
public override void Play() ^C/  
{ rh!;|xB|+  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ,\YAnKn6_  
} _ \D"E>oM  
} >oGiIYq  
fE]XWA4U  
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。 Vi?q>:E:  
  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: B4h5[fPX  
?Q0I'RC  
public interface IMedia AiP!hw/V$  
{ j+rG7z){K  
void Play(); h!gk s-0  
} \?**2{9&)  
[;A[.&6  
public abstract class AudioMedia:IMedia &c>?~-!W  
{ u JY)4T  
public abstract void Play(); dY(;]sxFr  
} dOFD5}_   
E{E0Z9t7&  
public abstract class VideoMedia:IMedia v6GPS1:a  
{ .uF[C{RnO  
public abstract void Play(); :|+Qe e  
} l(;Kij  
i/H+xrCK  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 0[Ht_qxb  
public class MediaPlayer pav'1d%  
{   =K\r-'V  
public void Play(IMedia media) up>c$jJ  
{   A9BX_9}]  
  media.Play(); k{;,6H  
} "ZwKk G  
} #bH_Dg5I  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 /FD5 G7ES  
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。 t.p~\6Yi  
  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。 F+m }#p  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) nKa$1RMO  
{ ^D%FX!$  
IMedia media = null; i4JqT\q  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) UT0){%2@  
{ t>=fTkB  
  case ("mp3"): 0k)rc$eDF+  
    media = new MP3(); R;,g1m|]  
    break; eET&pP3Rp  
        //其它类型略; |a1{ve[  
  case ("rm"): %`Z+a.~U  
    media = new RM(); mKr h[nA  
    break;   1 zw*/dp  
  //其它类型略; 0}!\$"|D  
} n3A aZp[  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Xs: 3'ua  
player.Play(media); 8J$|NYv_b  
} kuyjnSo9i  
Z}$TKO*u  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 nt*Hc1I  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 M5gWD==uP  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 p w8 s8?  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 .o) `m9/  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: H\TI[JPAl  
public interface IMediaFactory dCRyOid$  
{ &mb{.=  
IMedia CreateMedia(); Q~Hy%M%R3  
} ^]TVo\,N  
@`gk|W3  
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: xg3:}LQ  
public class MP3Factory:IMediaFactory PYGRsrcFd#  
{ U&?v:&c#&n  
public IMedia CreateMedia() zAiXo__x  
{ ]*AR,0N&  
  return new MP3(); _H5o'>=  
} 2nR[Xh?L  
} EM[WK+9>I{  
//其它工厂略; B]Thn  
p>4-s, W  
public class RMFactory:IMediaFactory \SB c;  
{ (L/_^!ZX  
public IMedia CreateMedia() neLAEHV  
{ 2.l:O2<  
  return new RM(); K~R`%r_  
} z*a:L}$  
} 2+e}*&iQpp  
//其它工厂略; n CdR EXw  
V=o t-1,j7  
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。 h-` }L=  
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: ]?!mS[X  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) a ?)NC  
{ AJF#Aw `o  
IMediaFactory factory = null; 2Eu`u!jhx  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) uC(V  
{ %-1O.Q|f  
  //音频媒体 Y2~nBb  
  case ("mp3"): gcl5jB5)>  
    factory = new MP3Factory(); @X#F3;  
    break; }f6HYU  
  //视频媒体 oYH^_V  
case ("rm"): R8a3 1&  
    factory = new RMFactory(); .nx2";oi  
    break;   ` 2V19 s]  
  //其他类型略; oYm[V<nIl  
} VgZsB$Ori  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); U_I5fK =  
player.Play(factory.CreateMedia()); ^f4s"T  
} hYG6 pTCb  
kY-N>E:  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 Z/Dx,zIR  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: ;'#8tGv=  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) woGAf)vV#  
{ 0"28'  
IMediaFactory factory = null; 9 a!$z!.  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) x"~8*V'0  
{     qKr8)}h  
  case ("mp3"): ~d|A!S`  
    factory = new MP3Factory(); m8d!< h  
    break; Bf~vA4  
    //其他类型略; i#vYyVr[  
  case ("rm"):  Ac2n  
    factory = new RMFactory(); #Y a4ps_  
    break;   Z8K?  
  //其他类型略; .$+#1-  
} \Je0CD=e`  
IMedia media = factory.CreateMedia(); KBx6NU?;PO  
media.Play(); QI'Oz{vE  
} $5aV:Z3P  
keL&b/@  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 dxMOn  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 ^/I 7|u]  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 PNgY >=Y  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: cPyE 6\lN  
5\:^ y'g[  
<appSettings> r1 !@hT  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> L*xhGoC=  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> G\2 CR*  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> gY/"cq  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> [9evz}X  
</appSettings> .,<1%-R34q  
^c"jH'#.L  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: !Xf5e*1IS  
private void InitMediaType() /?5 1D@  
{ _.tVSV p  
cbbMediaType.Items.Clear(); [B\h$IcRv  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) \A 2r]  
{ >%}C^gu)  
    cbbMediaType.Item.Add(key); e$<0 7Oc  
} @vC4[:"pD}  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; {f3YsM;]C  
} P+@/O  
ry`Ho8N  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件:  eI$oLl@  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Yb|c\[ %  
{ Pr':51(  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); O,{6*[)@  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); o[Q MTP  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ]#)()6)2v  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, H%qsjB^  
factoryDllName).Unwrap(); lk/n}bx  
IMedia media = factory.CreateMedia(); SD"FErJ  
media.Play(); 6 a(yp3  
} UdT *E: 6  
K -nF lPm\  
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。 hO\<%0F  
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: >K_(J/&p  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 orzZ{87  
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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