面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) 1ztL._Td
8_yhV{
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。 /_yJ;l/K
一、传统过程化设计思想 ma__LWKM,
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: ;JQ:S~K9
public class MediaPlayer Fp3NWvu
{ i7N|p9O.
private void PlayMp3() PNNY_t +I
{ l_ Eeus
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 46p%y
} kkvG=
re\pE2&B
private void PlayWav() ){~]-VK
{ uvbXsO"z]]
MessageBox.Show("Play the wav file."); IEbk_-h[
} QQ1|]/)
}q-* Ls~
public void Play(string audioType) t|/{oAj
{ <$ H-/~Y
switch (audioType.ToLower()) h!>K[*
{ ((Jiv=%
case ("mp3"): tQTVP 2:Y
PlayMp3(); @Kl'0>U
break; g!<=NVhYt
case ("wav"): sr|afqjXD
PlayWav(); gHLvzm
break; ,\2w+L5TD
} S.iCkX
} 1MVzu7
} k;)t}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。 1$A7BP
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。 ;ty08D/
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! o8Q+hZB}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。 9hbn<Y
二、面向对象设计思想 'h]sq{
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! qj$6/V|D
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 9/LnO'&-
public class MP3 oM<Y o%n
{ R:[IH2F s
public void Play() LBCat=d<
{ RWfC2$z
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); O4l]Q
} CVa?L"lK
} xRTr@
~a5-xWEZ
public class WAV ggP#2I\
{ cz{5-;$9Z
public void Play() X3# AYn,
{ i,3[0*ge
MessageBox.Show("Play the wav file."); ` D9sEt_/
} -JMlk:~
} ..Dr?#Cr
6/4?x)l3-
Public class MediaPlayer Hea76P5$P+
{ w%Bo7 'o)V
switch (audioType.ToLower()) _,G^#$pH
{ 7UV hyrl
case ("mp3"): i
wFI
lJ@
MP3 m = new MP3(); FxK2 1
m.Play(); =o<iBbK#|
break; O)Wc\-
case ("wav"): 'K8emt$d+
WAV w = new WAV(); o5;V=8T;
w.Play(); 2u=Nb0
break; _7^4sR8=
} Da@H^
} kN'.e*
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。 4ne95_i
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Z'@a@Y+
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。 Z2.S:y.
public class AudioMedia v[}g+3a
{ AVR=\ qR
public void Play() sz?/4tY
{ -weCdTY`X
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); c}l?x
\/
} PrZs@ Y
} L<`p;?
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)。 _$f XK
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: ;FI"N@z
public abstract class AudioMedia *pOdM0AE
{ H:x{qS4Si
public abstract void Play(); jQ 'r};;
} LYV\|a{Y
tt%lDr1A)
public class MP3:AudioMedia %YhM?jMW
{ 4?vTuZ/
M
public override void Play() ^Hplrwj}
{ >bo_
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); XoO#{7a
} )q>mt/,
} *w/})Y3^
F(5(cr 7K
public class WAV:AudioMedia 4XCy>;4u
{ m%[Ul@!V
public override void Play() RqenPMk
{ LKx<hl$O
MessageBox.Show("Play the wav file."); .0gF&>I}
} 7E}.P1
} 7/:C[J4GTN
#*"5F*
public class MediaPlayer G[[hC[}I
{ l JR
//根据需要完成任务的单向分派 10C,\
public void Play(AudioMedia media) {~lVe GBp
{ SCUsDr+.
media.Play(); UF$JVb
} ];n3H~2
} /@!%/Kl
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 I<["ko,t@?
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 ,$xV&w8f\"
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: {imz1g;
public abstract class VideoMedia {okx*]PIc
{ K< ;I*cAX
public abstract void Play(); Xc!0'P0T
} v"po}K
:|P[u+v
public class RM:VideoMedia ioZ{2kK
{ [J`%iU
public override void Play() z3\WcW7|
{ u3Qm"? $`
MessageBox.Show("Play the rm file."); )nI}K QJ<
} E5H0Yo.Wi
} }K8W%h<3S
+Ui @3Q
public class MPEG:VideoMedia 2^\67@9
{ )rqb<O
public override void Play() M$O*@])
{ M`~UH\
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); [nx
OGa2
} 2Gw2k8g&
} f
<,E
D (>,#F
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。 ?hXeZB+b4
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: VN5UJ!$?J
6w )mo)<X
public interface IMedia )C@O7m*.4
{ nNN~Z'bG
void Play(); e)#O-y
} 7jZE(|G-
mHiV};$
public abstract class AudioMedia:IMedia Rfk8trD B
{ _yu d
public abstract void Play(); T@S\:P
} C'_^DPzj
(iT?uMRz
public abstract class VideoMedia:IMedia NQFMExg,
{ ^uDNArDmj5
public abstract void Play(); T&ECGF;Y/
} C`++r>
whA
这样再更改MediaPlayer类的代码: 3>+9Rru
public class MediaPlayer FK^JCs^
{ >`3wEJ"<
public void Play(IMedia media) e
Qz_,vTk
{ 4dB6cg
media.Play(); 06Irx^n
} $wQkTx
} oC~8h8"l
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 (F<VcB
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 ~"Kf+eFi
现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 CSA.6uIT
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) &7}\mnhB
{ :cvZk|b%
IMedia media = null; &V$qIvN$
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) qG=>eRR
{ B;3lF;3`
case ("mp3"): fpDx)lQ
media = new MP3(); sW53g$`v
break; Y/3CB
//其它类型略; n O^m
case ("rm"): RW?F{Jy{
media = new RM(); wfecM(
break; uA'S8b%C
//其它类型略; DR d|m<Z
} TIs~?wb$
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); o|tq&&! <
player.Play(media); yR`X3.:*]
} L7gZ4Hu=`
s!vvAD;\
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 xbN)z
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。 P
-O& 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。 xla64Qld
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$]Hh
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: aB=&X