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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) }nW)+  
G?OwhX  
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。 /rqaUC)A  
一、传统过程化设计思想 -}?ud3f<  
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: tt7l%olw  
public class MediaPlayer fDa$TbhjI  
{   .C2.j[>  
private void PlayMp3() g}hR q%  
{ qt#a_F*rV  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 7v~\c%1V  
} F ;m1I+;  
I@f">&^  
private void PlayWav() Cl+TjmOV\`  
{ x_3Zd  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); .2jG~_W[  
} X|WAUp?  
v$`AN4)}  
public void Play(string audioType) rl,6r u  
{    :_qgpE<  
  switch (audioType.ToLower()) >Tm|}\qEb  
  { zJfoU*G/B  
    case ("mp3"): TZ7{cekQ  
    PlayMp3();  t : =  
    break; "lp),  
    case ("wav"): fi[c^e+IX  
    PlayWav(); #6tb{ws3  
    break;       <Dr*^GX>?  
  }   rX%qWhiEJ  
} j;O{Hvvz  
} V^t5 Y+7  
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。 USnKj_e  
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。 .bm#|X)RO  
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! ezt_ct/Z  
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。 #@m*yJg<  
二、面向对象设计思想 d`| W6Do  
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! %KeQp W  
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: t:X[Blw3$  
public class MP3 GLe(?\Ug=  
{ *mM+(]8US  
public void Play() bT@7&  
{ V;Zp3Qo!  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); fNi&1J-/  
} u_o>v{&i  
} 6NCa=9  
6t5)rlT  
public class WAV dm Lgt)-t  
{ A}#@(ma7  
public void Play() Musz+<]  
{ =GQ?P*x|$  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); W 9Z.X!h  
} #N|)hBz9-  
} Dk|<&uVV  
E\r5!45r  
Public class MediaPlayer Q~4o{"3.'  
{ !}()mrIlP  
  switch (audioType.ToLower()) Z;@F.r  
  { Y.?|[x0Wh  
    case ("mp3"): XHO}(!l\  
        MP3 m = new MP3(); _9Kdcoh  
    m.Play(); hnM|=[wM  
    break; O\L(I079  
    case ("wav"): <ZJ>jZV0*  
    WAV w = new WAV(); i&^?p|eKa  
w.Play(); zjh&?G]:G  
    break;       '[p~| mX  
  } 3MC| O5R4  
}   lX`)Avqa  
  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。 $&m^WrZaY  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) nm*!#hx  
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。 $7aRf'  
public class AudioMedia ^sq3@*hCw  
{ YE5v~2  
public void Play() jow^~   
{ '?Q [.{<  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); &_&])V)<\S  
} `X]-blHo  
} Jug1Va<^c  
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)。 gv; =Yhw.c  
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: ?x@BZe  
public abstract class AudioMedia ~?aq=T  
{ |rf\]3 F  
public abstract void Play(); gtz!T2%  
} hX=+%^c%_A  
"HVwm>qEi  
public class MP3:AudioMedia B[-%A!3 F  
{ SGH"m/ e  
public override void Play() ?M7nbfy[A@  
{ 4(&00#Yxg2  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); =[`wyQe`_  
} /'G'GQrr  
} N7Z&_$Bx  
[*?P2.bf  
public class WAV:AudioMedia G`w,$:,  
{ -nO('(t  
public override void Play() uavts9v<  
{ [kFX>G4  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ~sAINV>A  
} mn" a$  
} 7 .+kcqX  
7%8,*T  
public class MediaPlayer -z0,IYG }  
{   [j}%&$  
  //根据需要完成任务的单向分派 \XMl8G  
public void Play(AudioMedia media) Lq LciD  
{   )TM![^d  
  media.Play(); N{P (ym2yR  
} 1_/\{quE  
} AUoi$DF(@  
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)。 M.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。 622mNY  
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: Q-}oe Q  
public abstract class VideoMedia 8dUwJ"<5  
{ nAd 4g|  
public abstract void Play(); 7G%`ziZ  
} UNYU2ze'  
RGLwtN  
public class RM:VideoMedia Ft`#]=IS  
{ pWps-e  
public override void Play() -.g5|B  
{ 7=T0Sa*;  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 1y_{#,{>  
} `"(7)T{  
} Aid{PGDk  
Um15@p;  
public class MPEG:VideoMedia &J"a`l2  
{ %)l2dK&9"j  
public override void Play() N ~M:+ \  
{ v_5DeaMF'  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ?b8NEVjw  
} 15U=2j*.b  
} R,Tw0@{O*  
%DPtK)X1  
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。 $j{ynh)^  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: R) @ k|  
sTv/;*  
public interface IMedia 7\a(Imq  
{ EN J]  
void Play(); giaO7Qh~  
} HE+VanY![  
a+weBF#Z  
public abstract class AudioMedia:IMedia PU?kQZU~)  
{ = "c _<?=[  
public abstract void Play(); +-ieaF  
} [(ty{  
Di-"y,[  
public abstract class VideoMedia:IMedia 8CA4gnh  
{ &R*d/~SU  
public abstract void Play(); NZeIqhj  
} s o~p+]  
f^%vIB ~[  
这样再更改MediaPlayer类的代码: {,s:vPoiA  
public class MediaPlayer 'Q(A5zfN]Y  
{   eIof{#  
public void Play(IMedia media) zq4mT;rqz  
{   mW8CqW\Q5  
  media.Play(); RNX}Wlo-s  
} :?RK>}4|F  
} S~Q7>oNm  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 tinN$o Xy  
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。 =/dW5qy;*+  
  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。 sSD(mO<(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {_[l,tdZ  
{ &,$A7:  
IMedia media = null; Z"!C  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) M"p$9t  
{ OIewG5O  
  case ("mp3"): /~ V"v"7E  
    media = new MP3(); rKJ%/7m  
    break; 1uXtBk6  
        //其它类型略; TF=S \ Q  
  case ("rm"): JxD@y}ZYE  
    media = new RM(); 'Fc&"(!||  
    break;   X% _~9'#%  
  //其它类型略; 3\D jV2t  
} 5>A3;P  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 7ky(g'  
player.Play(media); ix!u#7  
} S~6<'N&[  
j*xens$)  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 `fc*/D  
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。 &Puu Xz<  
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。 2EK\QWo  
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。 ^x/0*t5};z  
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: 8~2A"<{ub  
public interface IMediaFactory }JlQQ  
{ z>y,}#D?C  
IMedia CreateMedia(); Vx0V6{JX  
} n:<avl@o<  
{v`wQM[  
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: dr/!wr'&hS  
public class MP3Factory:IMediaFactory {5%<@<? )  
{ X^xu$d6   
public IMedia CreateMedia() 4El{2cfA  
{ cJ[n<hTv  
  return new MP3(); b<5:7C9z  
} qHHWe<}OT  
} #4c uNX5m%  
//其它工厂略; 8u+ (+25  
+pe_s&  
public class RMFactory:IMediaFactory )YnB6@=nyk  
{ ~Kb(`Px@  
public IMedia CreateMedia() =G=.THRUk  
{ s#qq% @  
  return new RM(); :'!?dszS  
} 0q`'65 lx  
} R2~Rqlti  
//其它工厂略; BAKfs/N  
M6X f}>  
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。  WHpbQQX  
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: #K)HuT  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +[F9Q,bH@b  
{ Hpsg[d)!  
IMediaFactory factory = null; jgGn"}  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) OdR  
{ ;\&7smE[  
  //音频媒体 T Z>z5YTv  
  case ("mp3"): 5SKu\ H\  
    factory = new MP3Factory(); S3oU7*OZ  
    break; 2qn~A0r  
  //视频媒体 _` D_0v(X  
case ("rm"): #o^E1cI  
    factory = new RMFactory(); ;hZ(20  
    break;   ~;`i&s  
  //其他类型略; d+^4 ;Hv4  
} JTs.NY <z  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); fi,=z  
player.Play(factory.CreateMedia()); {u5)zVYC,U  
} 49kY]z|"w  
$@#nn5^IX  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 gXfAz,  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: `o*eLLk  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 6"=e+V@  
{ % vP{C  
IMediaFactory factory = null; Y5npz^i  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) m[8#h(s*t  
{     -u9{R\S  
  case ("mp3"): |w>DZG!}1-  
    factory = new MP3Factory(); YWdlE7 y  
    break; m3|,c[M1  
    //其他类型略; <QJmdcG  
  case ("rm"): )8N/t6Q  
    factory = new RMFactory(); GdP9Uj)n-  
    break;   tr'95'5W.  
  //其他类型略; |6;.C1\,  
} |mM7P^I  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ,Y5+UzE@  
media.Play(); )1i)I?m  
}  43VuH  
}=L >u>cP  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 2KzKNe(  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 |LjCtm)@+  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 ca`=dwe>  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: --/  .  
M,{F/Yu  
<appSettings> 5_i&}c23Vn  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 9c?izpA  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> lA ,%'+-  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> `}=Fw0  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> U$J]^-AS  
</appSettings> p1D-Q7F  
!C+25vup  
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: Z?@07Y[|K  
private void InitMediaType() mee-Qq:}  
{ ?O3 G  
cbbMediaType.Items.Clear(); ~/Ry=8   
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) [NFAdE  
{ {C6Yr9  
    cbbMediaType.Item.Add(key); [AGm%o=)  
} Xgl>kJy<#  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ofi']J{R  
} {:dE_tqo  
ZcQm(my  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: cK?t]%S  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) O4#zsr:"  
{ vTP_vsdeG  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); jQdfFR  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); gGX/p6"  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; -`gC?yff:  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, LnL<WI*Pq  
factoryDllName).Unwrap(); kjmF-\  
IMedia media = factory.CreateMedia(); q'@UZ$2  
media.Play(); -WYJ1B0v  
} ~cez+VQe  
z/T ZOFaM  
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。 M6I1`Lpf  
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: du qu}*Jw  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 qI"mW@G~H  
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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