面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) 0KgP'oWvY
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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。 ~BuBma_
一、传统过程化设计思想 F_R\
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: &@CUxK
public class MediaPlayer j|Vl\Z&o)
{ Xy K,
private void PlayMp3() 1`L.$T,1!
{ R59iuHQ[
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); m^qFaf)6
} m{RXt
nM.g8d K
private void PlayWav() [Z:P{yr
{ yc3/5]E&
MessageBox.Show("Play the wav file."); &}P#<"Fo8Q
} vw3[(_MV3_
PpG;5
public void Play(string audioType) uyk;]EYjHZ
{ d;gs1]E50
switch (audioType.ToLower()) +3-5\t`
{ !\1)?&y9j
case ("mp3"): jR[c3EA
;
PlayMp3(); SZr c-f_
break; rYdNn0mhk
case ("wav"): fu~iF
PlayWav(); :fL7"\
pf~
break; K.wRz/M&g
} 1irSI,j%z
} ]nRf%Vi8g
} 57;0,k5Gy
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 M_%KhK
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 uk$MQv*D
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! H3R{+7
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。 l]wLQqoO
二、面向对象设计思想 `Rt w'Uz
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! F4T!&E%6
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: w{[^
public class MP3 FqbGT(QB0
{ aBaiXv/*
public void Play() *Us}E7/"'
{ L(Twclrb
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 0<@['W}G
} ,T
zlW\?\
} 08^f|K
`!I/6d?A
public class WAV rBQ<5.
{ 1I69O6"
public void Play() A+dx7anUz
{ |?^qsnB
MessageBox.Show("Play the wav file."); Ieq_XF]U
} }ixCbuD
} q#c+%,Z=C
Nk\ni>Du3
Public class MediaPlayer ,ps?@lD
{ /"A=Yf
switch (audioType.ToLower()) BI,]pf;GWv
{ PZJn/A1
case ("mp3"): S{e3aqT#N
MP3 m = new MP3(); 9<3}zwJ
m.Play(); wt9f2
break; sj/k';#g
case ("wav"): k -R"e
WAV w = new WAV(); ._]Pz6
w.Play(); qvy*;
<w
break; &W<9#RPK'
} "DvZCf[}
} Lks+FW
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。 v07A3oj
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) pl@K"PRE
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。 MLTS<pW/
public class AudioMedia gS[B;+d
{ GQYn |vm
public void Play() ]5a3e+
{ fP4P'eI
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 9fbbJ"I+
} ALF21e*n
} '#=n>
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)。 U%@C<o
"
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: S`
U,
public abstract class AudioMedia 3D@3jyo:
{ /t]1_
public abstract void Play(); 19O
} ;/4x.t#b
(c}!gjm
public class MP3:AudioMedia 4Lk<5Ho
{ Dl0{pGK~
public override void Play() \DE,
,
{ 2eRk_j]
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); fHZ9wK>
} t D
8l0
} xa]yq%
OYWHiXE6]
public class WAV:AudioMedia V73/q
{ 4*f+np
public override void Play() *mj=kJ7(
{ D[]0/+,
MessageBox.Show("Play the wav file."); |dHtv 6I
} 9wf"5c
} Zi]E!Tgn
29G el
public class MediaPlayer +Z_VF30pa
{ g&w~eWpk
//根据需要完成任务的单向分派 K0v S
public void Play(AudioMedia media) Ici4y*`M
{ 7;TMxO=bra
media.Play(); ~};q/-[r
} hfbu+w):
} {0,6-dd5
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)。 G,<d;:
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。 T3=h7a %=
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: "R)n1,0
public abstract class VideoMedia 1]0;2THx
{ |"Zf0G
public abstract void Play(); eTgtt-;VR
} Ug0c0z!b
sb_/FE5e
public class RM:VideoMedia CflyK@
{ ^uw]/H3?L
public override void Play() eG2'W
{ s"$K2k;J
MessageBox.Show("Play the rm file."); &CXk=Wj
} t&x\@p9
} Z 369<
,S(Z\[x0
public class MPEG:VideoMedia Hq>hnCT
{ $Q'LDmot
public override void Play() 7KUf,0D
{ v
\;/P
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 7 J6Z?
} ct,;V/Dx
} F}[!OYyg
i-wWbZ-
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 x_-V{
k
不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: T)q
Uf
H
mb3aUFxA;
public interface IMedia BaP'y8dVN
{ N5K2Hv<"
void Play(); <9xr?i=
} {!?M!/d
dS Tyx#o
public abstract class AudioMedia:IMedia |${ImP
{ `?l
/HUw
public abstract void Play(); yXEI%2~)
} UYy #DA
(s|WmSQ
public abstract class VideoMedia:IMedia oy[ px9Wx
{ (w"(RM~
public abstract void Play(); WQ:Y NmQ1p
} GZx*A S]+
UNv!G/i-5
这样再更改MediaPlayer类的代码: /7+b.h])^
public class MediaPlayer uxKO"
{ Z'5&N5hx
public void Play(IMedia media) s7:_!Nd@8
{ vy={ziJ
media.Play(); "u$XEA
} 87S,6 Y
} x}WP1YyT~
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ;[P>
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。 >fT%CGLC0
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。 xbcmvJrG
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (5+g:mSfr
{ hHDLrr
IMedia media = null; bJ6C7-w:wa
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Q;q{1M >
{ ?D9iCP~~
case ("mp3"): hG<[F@d
media = new MP3(); &K