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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) cba  
;<aT| 4  
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。 ~Ibq,9i  
一、传统过程化设计思想 vDG AC'  
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: <W,M?r+  
public class MediaPlayer 3~Qvp )~  
{   hJuR,NP  
private void PlayMp3() \KBE+yj  
{ ~/R,oQ1!g}  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); O8&=qZ6T  
} @P1#)  
p};B*[ki  
private void PlayWav() [| \Z"   
{ -k$*@Hq  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 7~gIOu  
} &rdz({  
v[3QI7E3  
public void Play(string audioType) 1qEpQ.:](  
{   Z *9Qeu-N:  
  switch (audioType.ToLower()) H9@24NFb  
  { m :6.  
    case ("mp3"): >8I?YT.  
    PlayMp3(); X/=*o;":  
    break; d&!;uzOx  
    case ("wav"): ,BUDo9h  
    PlayWav(); WFl, u!"A  
    break;       k0%*{IVPN  
  }   0|1)cO}Dy  
} =5 a|'O  
} V^n?0^o  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 qDMVZb-(#  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 L7~9u|7a#  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! utH,pGs C.  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 Y[(U~l,a+  
二、面向对象设计思想 S;!l"1[;  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! : h"Bf@3  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: /S}4J"  
public class MP3 R2]2#3`  
{ [?dsS$Y3  
public void Play() Hr?_`:  
{ q<5AB{Oj?  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); nnv&~C  
} k9V#=,K0  
} _$&C$q$1y  
=) Aav!  
public class WAV 6c[&[L%  
{ X?2ub/Nr#Y  
public void Play() E%A] 8y7  
{ >I9w|z FA  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); *,hg+?lZ  
} `R9}.?7  
} scXY~l]I*  
4pYscB  
Public class MediaPlayer %K9 9_Cl3  
{ ~\UH`_83[  
  switch (audioType.ToLower()) anM]khs?  
  { E%B:6  
    case ("mp3"): ;x]CaG)f  
        MP3 m = new MP3(); K\bA[5+N  
    m.Play(); Tz PG(f  
    break; 8ZnHp~  
    case ("wav"): m$ubxI)  
    WAV w = new WAV(); hd~3I4D  
w.Play(); 2{- };  
    break;       m1d*Lt>F@  
  } Kd<c'!  
}   n86=1G:%  
  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。 jcC "S qL  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) v;%>F)I  
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。 )z:"P;b"Nl  
public class AudioMedia C(4r>TNm  
{ /t4#-vz  
public void Play() Wu{cE;t  
{ Ct8}jg"  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); *$+:Cbe-F  
} ><l|&&e-  
} ;J]Lzh  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 sQIzcnKB  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: Vo G`@^s  
public abstract class AudioMedia 8p91ni'  
{ sI&|qK-(  
public abstract void Play(); <Qx]"ZP%  
} ./Y5Vk#Rp\  
P+9%(S)L3  
public class MP3:AudioMedia IP#?$X  
{ u0s25JY.%  
public override void Play() Q5kf-~Jx+  
{ KtR*/<7IC  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); <i!:{'%  
} KF.d:  
} BEfP#h=hr  
" M+g=  
public class WAV:AudioMedia 5s /fBS  
{ F\)?Ntj)>@  
public override void Play() -45xa$vv  
{ ZcP/rT3{^  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); }$5e!t_K  
} ZLN79r{T  
} gq:2`W&5  
kuQ+MQHs  
public class MediaPlayer Omkpjr(1  
{   aR c2#:~;  
  //根据需要完成任务的单向分派 Xy[*)<  
public void Play(AudioMedia media) V\2&?#GZ  
{   qs Uob   
  media.Play(); 40M/Gu:  
} $-J=UT2m  
} x2_?B[z  
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)。 '1f:8  
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'!.^/  
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: S.E'fc1  
public abstract class VideoMedia axpn*(yE  
{ ,cF $_7M  
public abstract void Play(); ws_/F  
} O{Y_j&1  
usFhcU  
public class RM:VideoMedia 2Nau]y]=  
{ ywCF{rRd  
public override void Play() LQr+)wI  
{ fRow@DI\  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); i& phko}  
} *~b}]M700  
} xnp5XhU  
Iu=n$H  
public class MPEG:VideoMedia FL8?<bU  
{ ]K^#'[  
public override void Play() ?T (@<T  
{ 8s@k0T<O  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); C"JFN(f  
} {*lRI  
} :Qekv(z  
!^h{7NmP[  
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。 ww^!|VVa  
  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: &>KZ4%&?  
0Xe?{!@a  
public interface IMedia k O8W>  
{ [<!4 a  
void Play(); XW2{I.:in>  
} 'xn3g;5  
Q"Ur*/-U  
public abstract class AudioMedia:IMedia {] Zet}2  
{ ^5,B6  
public abstract void Play(); Mu>WS)1lS  
} &1(PS)s  
V9SkB3-'  
public abstract class VideoMedia:IMedia ^j)0&}fB  
{ Gd:fh5u':  
public abstract void Play(); B}|(/a@*  
} $,&3:ke1  
>oOZDuj   
这样再更改MediaPlayer类的代码: !#' y#  
public class MediaPlayer !I UH 5  
{   :TTZ@ q  
public void Play(IMedia media) u@ psVt   
{   S(Ej: H  
  media.Play(); Rv^ \o  
} ?yq $ >Qba  
} 7L"Pe'Hw  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。  +bC=yR  
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。 OqW (C  
  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。 d7)EzW|I;  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) jy kY8;4  
{ Y{v\m(D  
IMedia media = null; ~6HaZlBB  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) THXG~3J<  
{ + NpH k  
  case ("mp3"): G|,'6|$jE  
    media = new MP3(); F/(z3Kf  
    break; <lxE^M  
        //其它类型略; c7[+gc5}  
  case ("rm"): ~UhTy~jya  
    media = new RM(); no`>r}C  
    break;   }@'Zt6+tS  
  //其它类型略; 6Pzz= ai<  
} 99]&Xj  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); d_r1 }+ao  
player.Play(media); ^7zXi xp  
} 54geU?p0  
'*XX|\.  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 ns/L./z  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 #383W)n  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 IBY(wx[5S  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 hiM nU  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: {:!CA/0Jx  
public interface IMediaFactory  E qc,/  
{ wFHbz9|@I  
IMedia CreateMedia(); #y4+O;{  
} q=+AN</  
M6mJ'Q482  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: ZY Ci&l  
public class MP3Factory:IMediaFactory p~!UE/V  
{ fkjo  
public IMedia CreateMedia() FLE2]cL-  
{ O,+ZD^  
  return new MP3(); ?~_[/  
} }wkZ\q[  
} @$bEY#*C  
//其它工厂略; ,^#{k!uaC{  
74u_YA<"  
public class RMFactory:IMediaFactory  t R(Nko  
{ sBuOKT/j  
public IMedia CreateMedia() &qO#EEqG]  
{ *53@%9 {u  
  return new RM(); /ivA[LSS  
} "N\tR[P!  
} o(5eb;"yi>  
//其它工厂略; y))) {X  
BWHH:cX  
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。 TTSyDl  
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: 1[&V6=n  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) }kK6"]Tj  
{  `[=3_  
IMediaFactory factory = null; ]3/_?n-"`  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) zP(UaSXz/  
{ d2!A32m  
  //音频媒体 v.~uJ.T  
  case ("mp3"): j$u=7Z&E  
    factory = new MP3Factory(); 6bXP{,}Gp  
    break; TjswB#  
  //视频媒体 n(}zq  
case ("rm"): NUvHY:  
    factory = new RMFactory(); *Mg. * N  
    break;   [Jjb<6[o  
  //其他类型略; (X?'}Ur  
} )A 6 eD  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 1m5 =Nu  
player.Play(factory.CreateMedia()); |'R^\M Q  
} 6|O2i j-J  
zx7g5;J  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 #XaTUT  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: (Q/Kp*a  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) <PayP3E  
{ {@7{!I|eD  
IMediaFactory factory = null; X4bB  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ?;dfA/  
{     `7))[._  
  case ("mp3"): BnL[C:|  
    factory = new MP3Factory(); fZH";_"1  
    break; k-`5T mW  
    //其他类型略; (r]3tGp  
  case ("rm"): _K#LOSMfj/  
    factory = new RMFactory(); 6hvmp  
    break;   pg4J)<t#  
  //其他类型略; X^!1MpEQ  
} 0';U3:=i,  
IMedia media = factory.CreateMedia(); @2>j4Sc  
media.Play(); F.%g_Xvk:  
} l1utk8'-  
:4(.S<fH)-  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 uoIvFcb^  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 D_W,Jmet  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 TO|&}sDh  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件:  LG/6_t}  
GF3"$?Cw  
<appSettings> v p>,}nx4  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 1lJY=`8qa  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 4.^1D';(  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> D@]*{WO  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> iO 9fg  
</appSettings> <1L?Xhoc6  
+frkC| .  
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: mqx#N%  
private void InitMediaType() 64hl0'67y  
{ DAPbFY9  
cbbMediaType.Items.Clear(); !}TZmwf'  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) jYv`kt  
{ '^!1AGF  
    cbbMediaType.Item.Add(key); a IA9rn  
} eVVm"96Q.;  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; xXJl Qbs  
} PZDj)x_%B&  
*&m{)cTs  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: '|9fDzW"]  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) `h:$3a:5  
{ J'%  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); b&i0)/;  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); nVp*u9]  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; NFEF{|}BM  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, me7?   
factoryDllName).Unwrap(); (eOzntp8  
IMedia media = factory.CreateMedia(); |?tUUT!`t  
media.Play(); 2GHmA_7P  
} ks=l Nz9  
vuOixAkw  
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。 SR4cR)Iz  
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: rTgCmr'&  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ^D{!!)O  
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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