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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) 0KgP'oWvY  
XL aD#J  
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.$T,1!  
{ R59iuHQ[  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); m^qFaf)6  
} m{RXt  
nM.g8d K  
private void PlayWav() [Z:P{yr  
{ yc3/5]E&  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); &}P#<"Fo8Q  
} vw3[(_MV3_  
PpG;5  
public void Play(string audioType) uyk;]EYjHZ  
{   d;gs1]E50  
  switch (audioType.ToLower()) +3-5\t`  
  { !\1)?&y9j  
    case ("mp3"): jR[c3EA ;  
    PlayMp3(); SZrc-f_  
    break; rYdNn0mh k  
    case ("wav"): fu~iF  
    PlayWav(); :fL7"\ pf~  
    break;       K.wRz/M& g  
  }   1irSI,j%z  
} ]nRf%Vi8g  
} 57;0,k5Gy  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 M_%KhK  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 uk$MQ v*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  
{ |?^qs nB  
  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(); ._]Pz 6  
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."); |dHtv6I  
} 9wf"5c  
} Zi]E!Tgn  
29Gel  
public class MediaPlayer +Z_VF30pa  
{   g&w~eWpk  
  //根据需要完成任务的单向分派 K0vS  
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  
{ $Q'LDmot  
public override void Play() 7KUf,0D  
{ v \; /P  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 7J6Z?  
} ct,;V/Dx  
} F}[!OYyg  
i-wWbZ-  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 x _-V{ k  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: T)q Uf H  
mb3aUFxA;  
public interface IMedia BaP'y8dVN  
{ N5K2Hv<"  
void Play(); <9xr? i=  
} {!? M!/d  
dSTyx#o  
public abstract class AudioMedia:IMedia |${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$XEA  
} 87S,6Y  
} x}WP1YyT~  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ;[P>  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 >fT%CGLC0  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 xbcmvJrG  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (5+g:mSfr  
{ hHDLrr  
IMedia media = null; bJ6C7-w:wa  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Q;q{1M>  
{ ?D9iCP~~  
  case ("mp3"): hG<[F@d  
    media = new MP3(); &KI|qtQ;  
    break; k}}'f A  
        //其它类型略; a[rb-Z  
  case ("rm"): 14uv[z6  
    media = new RM(); f2Xn!]o  
    break;   ~@@$-,}X   
  //其它类型略; Xnh&Kyz`v  
} ^PJN$BJx  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); .tHc*Eh  
player.Play(media); 7cB{Iq0+  
} E vY^]M_U  
0SIUp/.  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 {<}Hut:a  
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。 O/(vimx.#F  
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。 c`S+>:  
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。 v,~f G>Y}  
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: ~d\V>  
public interface IMediaFactory 1BEc"  
{ C+`V?rp=s  
IMedia CreateMedia(); H{9P=l  
} g6.I~o Q j  
;:R2 P@6f  
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: ?-9uf\2_  
public class MP3Factory:IMediaFactory ;0?OBUDO  
{ o >yXEg  
public IMedia CreateMedia() MwQt/Qv=  
{ fiU#\%uJg  
  return new MP3(); # SJJ@SM  
} 4 eSFpy1  
} DaGny0|BB  
//其它工厂略; _.]mES|  
s!MD8i a  
public class RMFactory:IMediaFactory <*u^8lCA  
{ @;hdZLG]`&  
public IMedia CreateMedia() ?X\.O-=4X  
{ i<tJG{A=  
  return new RM(); 8~RJnwF^  
} H*f2fyC1\  
} t7V7TL!5'  
//其它工厂略; (64es)B}"  
{5%d#|?  
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。 a{JO8<dlm  
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: RDy&i  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ;9ChBA  
{ >YF=6zq.`  
IMediaFactory factory = null; 8uW%jG3/  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 2_M+o]Z^  
{ }o[<1+W(.  
  //音频媒体 mtE+}b@(!&  
  case ("mp3"): yFd94 2  
    factory = new MP3Factory(); v Lq%k+D#  
    break; _T8S4s8q  
  //视频媒体 Wy-y-wi:p  
case ("rm"): MI:%Eq  
    factory = new RMFactory(); d`5AQfL&  
    break;   R@_3?Z!W=  
  //其他类型略; sD{Wc%5  
} kG}F/GN?  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); `2x.-  
player.Play(factory.CreateMedia()); 0mmHN`<  
} gnxD'1_  
alNn(0MG  
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。 XsFzSm  
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: E GZiWBr  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) EymSrZw  
{ Lh.-*H  
IMediaFactory factory = null; >@4AxV\  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 3kF+wifsz  
{     Cp>y<C"  
  case ("mp3"): CW/L(RQ  
    factory = new MP3Factory(); A9"!=/~  
    break; =i Dd{$  
    //其他类型略; cc}#-HKR[  
  case ("rm"): UM]3MS:[  
    factory = new RMFactory(); TGPZUyi3!=  
    break;   mV4gw'.;7  
  //其他类型略; D~M R)z_p~  
} [EZ=tk  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Y(?SE< 4R  
media.Play(); |68/FJZ,5  
} W_3BL]^=  
M_r[wYt!  
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。 K3 ,PmI&W  
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*Pk1 vrI  
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  .n  
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: # kNp);  
O2="'w'kR  
<appSettings> 87!m l  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> [*0M$4  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> )"6"g9A  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Z*h}E  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> +qT+iHa|n  
</appSettings> 8$ #z>  
m!P<# |V  
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: @'?gan#(  
private void InitMediaType() 5a)$:oO!  
{ se=^K#o  
cbbMediaType.Items.Clear(); :h3n[%  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) u$(ei2f  
{ ({!H ()  
    cbbMediaType.Item.Add(key); UA ]fKi  
} ~3f|-%Z  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; gOah5*Lj  
} " *W# z  
[fo#){3K  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 3MKu!  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ucU7 @j  
{ N`N?1!fM<}  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); CQrP%}`r  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); *W>, 98  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; -"H0Qafm  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Ze#DFe$  
factoryDllName).Unwrap(); 7-}5 W  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 7-~)/7L  
media.Play(); IA]wO%c  
} 3Lq9pdM>2@  
ux| QGT2LY  
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。 `Lavjmfr2V  
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: LEOa=(mN\  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 l+hOD{F4pS  
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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