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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) >J5C.hx  
\_  V*Cs  
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。 1<Sg@  
一、传统过程化设计思想 VV{>Kq+&,v  
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: aeISb83Y|  
public class MediaPlayer }T0O~c{$i  
{   PY;tu#W!%  
private void PlayMp3() Khb Ku0Z  
{ AhD C5ue=  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); jU $G<G  
} 9QaE)wt  
=ecLzk"+F  
private void PlayWav() | UlG@Mn  
{ Wqkb1~]#Y  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); S=0DQ19  
} 0-uw3U<  
{#:31)P  
public void Play(string audioType) XC5/$3'M&  
{   c"v75lW-J  
  switch (audioType.ToLower()) 6\ yBA_ z  
  { -OSj<m<  
    case ("mp3"): xorafL  
    PlayMp3(); %@Z;;5L  
    break; FpiTQC7d  
    case ("wav"): b8e\(Dww  
    PlayWav(); u4_QLf@I  
    break;       3 3|t5Ia  
  }   {"+M%%`*#  
} PJcfiRa'jQ  
} {9yf0n  
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。 BY.k.]/  
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。 V ^+p:nP  
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! f4fBUZ^ A  
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。 f-G)pHm  
二、面向对象设计思想 #R{>@]x`  
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! 3*& Y'/!  
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: 0:`|T jf_  
public class MP3 KW(a@X  
{ +i!5<nn  
public void Play() wS);KLe3  
{ 4;I\% qes  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); | DV?5>>  
} ~W[I  
} ~L"$(^/  
$'%GB $.  
public class WAV ] \M+ju  
{ @uH!n~QV  
public void Play() y-db CYMc  
{ {$,\Qg  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); t|$ jgM  
} $8)XN-%(  
} P&uSh?[ ^  
)-26(aNGT  
Public class MediaPlayer Rh ^(91d  
{ H.m]Dm,z  
  switch (audioType.ToLower()) !JDr58  
  {  <@<bX  
    case ("mp3"): MzD1sWmK  
        MP3 m = new MP3(); a(|6)w-  
    m.Play(); %(1O jfZc  
    break; ~<?Zj  
    case ("wav"): TIKkS*$  
    WAV w = new WAV(); *3H=t$1G}  
w.Play(); _Xt/U>N  
    break;       16zReI(  
  } V9,<>  
}   8i154#l+\  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 dMH_:jb  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) GLn=*Dh#  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 r*+~(83k  
public class AudioMedia .`}TND~  
{ @"@|O>KJ  
public void Play() +Yc^w5 !(  
{ lN#j%0MaUo  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 1EXT^2!D  
} >jX "  
} &t^*0/~  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 -67Z!N  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: UDh \%?j  
public abstract class AudioMedia (N}-]%#  
{ ~;3yjO)l?)  
public abstract void Play(); {^z73Gxt,  
} (dq_ ,LI  
=/Gd<qz3  
public class MP3:AudioMedia . vb##D  
{ -N*[f9EJB  
public override void Play() Gr\ ]6  
{ i%-yR DIX  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Q>,&@  
} z2iMpZ  
} (oG YnN,2  
}PBme'kP  
public class WAV:AudioMedia ENZym  
{ c!ZZMC s  
public override void Play() m$p}cok#+S  
{ rLsY_7!  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); E`o_R=%  
} /_0B5 ,6R  
} )8A.Wg4S;c  
!:&SfPv  
public class MediaPlayer ,VS\mG/}s  
{   M-nRhso  
  //根据需要完成任务的单向分派 i1cd9  
public void Play(AudioMedia media) 0vqVE]C  
{   Wx:v~/r  
  media.Play(); I=kqkuW  
} ZaYiby@Ci  
} g8Ex$,\,  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 ,Z~`aHhr  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 !T,<p    
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: x4I!f)8Q  
public abstract class VideoMedia tnJ7m8JmC  
{ O2Qmz=%  
public abstract void Play(); h9QM nH'  
} SaXt"Ju,AH  
<[k3x8H'  
public class RM:VideoMedia I _KHQ&Z*  
{ FBXktSg  
public override void Play() )/jDt dI  
{ pTCD1)  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); K=N&kda   
} dHDtY$/_  
} nK;d\DO  
y|| n9  
public class MPEG:VideoMedia t`8Jz~G`  
{ R4'.QZ-x  
public override void Play() 3+Lwtb}XPF  
{ Gd 4S7JE  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ;\7`G!q  
} I6^y` 2X  
} |HycBTN#E  
l$gJ^Wf2gY  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 A;;#]]48  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: @} r*KF-  
nX (bVT4i  
public interface IMedia Z?+ )ox  
{ ,7B7X)m{3  
void Play(); tx5bmF;b)  
} xw8k<`  
~rV$.:%va  
public abstract class AudioMedia:IMedia 6>WkisxG  
{ ! v![K  
public abstract void Play(); b$'%)\('g  
} 5;XC!Gz  
%$&eC  
public abstract class VideoMedia:IMedia ?ES{t4"  
{ >V^8<^?G  
public abstract void Play(); R|RGoGE6g  
} MGF !ZZ\  
JPDxzp  
这样再更改MediaPlayer类的代码: lf( +]k30  
public class MediaPlayer wrkw,H  
{   P'Y(f!%  
public void Play(IMedia media) u0wu\  
{   j EbmW*   
  media.Play(); 1|p\rHGd  
} <sC(a7i1  
} fQ9af)d  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 )zWu\ JRp  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 (Mfqzy  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 TIp\-  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) .u A O.<  
{ %`$bQU  
IMedia media = null; >J9Qr#=H2  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) E/H9#  
{ 0")_%  
  case ("mp3"): Ov(k:"N  
    media = new MP3(); :7(fBf5  
    break; @lzq`SzM  
        //其它类型略; Jj ]<SWh  
  case ("rm"): l3u[  
    media = new RM(); '{,JuX"n  
    break;   H2],auBY  
  //其它类型略; `m'RvUc  
} mCnl@  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); .B^ tEBGVD  
player.Play(media); ]4O!q}@Cd  
} GNW$:=0u  
y0 vo-Q  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 |~76dxU  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 I_B%F#X)  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 @u+LF]MY  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 m<n+1  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: s3Bo'hGxG  
public interface IMediaFactory rv{Wti[  
{ 67/@J)z0%  
IMedia CreateMedia(); pp|$y\ZzB  
} 6U).vg<  
MZ)lNU l  
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: &kf \[|y  
public class MP3Factory:IMediaFactory |3k r*#  
{ x6aVNH=  
public IMedia CreateMedia() :2 \NG}  
{ G$)q% b;Lz  
  return new MP3(); HE*^!2f  
} bv7)[,i  
} xz`0V}dPl  
//其它工厂略; g1XpERsSEV  
JSFNn]z2P  
public class RMFactory:IMediaFactory *[>{ 9V  
{ ~&,S xQT  
public IMedia CreateMedia() sfVzVS[  
{ `_&vvJPn@!  
  return new RM(); K z^.v`  
} nVpDjUpN  
} cm!vuoB~~  
//其它工厂略; ,wr5DQ  
ZHRMW'Ne  
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。 3Q&@l49q  
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: z>W?\[E<2  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #Hy9 ;Q  
{ f/ 3'lPK^  
IMediaFactory factory = null; .mnkV -m  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 2kgSIvk\  
{ XcbEh  
  //音频媒体 (;Bh7Ft  
  case ("mp3"): af[dkuv  
    factory = new MP3Factory(); >xRUw5jN  
    break; JrxQ.,*i  
  //视频媒体 6Po {tKU  
case ("rm"): (R s;+S  
    factory = new RMFactory(); "Z';nmv'N  
    break;   Nn0j}ZI)1  
  //其他类型略; _+Z;pt$C  
} ;<MHl[jJD  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); -f'&JwE0=  
player.Play(factory.CreateMedia()); vqF=kB"P  
} !;t6\Z8&  
$;";i:H`  
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。 N+]HJ`K  
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: Zirp_[KZ%  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ocS}4.a@  
{ Dl?:Mh  
IMediaFactory factory = null; DLq'V.M:  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) -lfbn =3  
{     tI0D{Xrc  
  case ("mp3"): xgsEe3|  
    factory = new MP3Factory(); (nkiuCO  
    break; 1Fsa}UK  
    //其他类型略; &`'@}o>2  
  case ("rm"): Yi`DRkp]3  
    factory = new RMFactory(); "?_ af  
    break;   Q{ g{  
  //其他类型略; {H=<5   
} 1#zD7b~  
IMedia media = factory.CreateMedia(); M"Y ,kA|+  
media.Play(); =Q# (2  
} %4wHiCOg  
Nah\4-75&  
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。 8yswi[  
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。 hBDmC_\~  
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。 !%D;H~mQ  
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-@ICG#  
fndH]Yp  
<appSettings> gd0a,_`M  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> \Jwc[R&x  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 02[*b  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> TD/ 4lL~(x  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> [.;I}  
</appSettings> ayg^js2,  
V>4v6)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: 8y4t9V  
private void InitMediaType() b6""q9S!  
{ a 4? c~bs  
cbbMediaType.Items.Clear(); UD&pL'{s  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) e[QEOx/-h2  
{ HSACaTVK  
    cbbMediaType.Item.Add(key); /W{^hVkvC  
} jU{~3Gn?  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 94lz?-j  
} ~'Korxa  
i66/2BUh.  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: SO`b+B  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) GCrsf  
{ F_iZ|B  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); %YG[?"P'  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); N.V5>2  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 1,n\Osd  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Xk:_aJ  
factoryDllName).Unwrap(); 7#P Q1UWl  
IMedia media = factory.CreateMedia(); wk2Ff*&  
media.Play(); &!>.)I`  
} `nd$6i^#W  
s+0S,?{$  
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。 "Qk)EY  
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: .sZ"|j9m  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 "i%=QON`  
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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