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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) 1:YDN.*  
b,T=0W  
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。 Z+t?ah00  
一、传统过程化设计思想 c'`7p/l.  
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: | nry^zb  
public class MediaPlayer w0/W=!_  
{   l$m^{6IYc  
private void PlayMp3() Zy*}C,Z  
{ 3{MIBMA  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); e@]cI/j  
} oE)c8rE  
oK5(,8 (4  
private void PlayWav() -<z'f){gb  
{ " "a+Nc  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); D{BH~IM  
} :Yz.Bfli  
}T,E$vsx  
public void Play(string audioType) D4#,9?us  
{   Arp4$h  
  switch (audioType.ToLower()) @D"|Jq=6P  
  { [9(B;;R@  
    case ("mp3"): "6KOql3  
    PlayMp3(); Cc Ni8Wg_  
    break; PY z | d  
    case ("wav"): $Uewv +  
    PlayWav(); |xKB><  
    break;       ;;nmF#  
  }   D@ =.4z  
} 3;:xEPb._6  
} 4zf#zJw  
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。 H8\{ GGg  
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。 ) ]~HjA;  
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! %< j=&  
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。 kI[EG<N1k  
二、面向对象设计思想 bjT0Fi0-  
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! APc@1="#J  
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: eazP'(rc  
public class MP3 ;4qalxzu  
{ ae!_u \$  
public void Play() Be]o2N;J  
{  W2^eE9  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); A{+ZXu}  
} -;~_]t^a  
} #='#`5_5  
tQl=  
public class WAV x~{ m%)I  
{ IBF>4q m"  
public void Play() 5<a<!]|C  
{ 1}ToR=  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); [e^i".  
} ;N1FP*  
} k2+Z7#2n  
}<Me%`x"  
Public class MediaPlayer m",bfZ  
{ ?5GjH~  
  switch (audioType.ToLower()) *@BBlkcx  
  { (Q&z1XK3  
    case ("mp3"): /:USpuu  
        MP3 m = new MP3(); 'Gt`3qG  
    m.Play(); Bf* F ^  
    break; SfR!q4b=  
    case ("wav"): pEaH^(I*  
    WAV w = new WAV(); }oU&J81  
w.Play(); S7SPc   
    break;       (6A{6_p  
  } rpXw 8  
}   _9gn;F  
  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。 \Fe5<G'v  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) zO\"$8q*  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 X0P$r6 ;  
public class AudioMedia >C&!# 3  
{ ^a}{u$<  
public void Play() v0xi(Wu  
{ H{$yy)@F  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); "1nd~ BBOw  
} j68Gz5;j  
} hs*:!&E  
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)。 {Y/  
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: 02+^rqIx5  
public abstract class AudioMedia r-0 7!A  
{ 1%:A9%O)t  
public abstract void Play(); gSv<.fD"  
} $N ]P#g?Q  
W ][IHy<   
public class MP3:AudioMedia p,0 \NUC  
{ 9"aTF,'F/  
public override void Play() v m$v[  
{ zld>o3K}  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); gI%n(eY  
} |JDJ{;o  
} nbRg<@  
UM]wDFn'E  
public class WAV:AudioMedia DxD0iJ=W  
{ FG(`&S+,  
public override void Play() V,"'k<y  
{ h}d7M55#|  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); =0-qBodbl  
} H9Z3.F(2  
} E:tUbWVp  
rTJWftH!  
public class MediaPlayer 8]L.E  
{   R.QcXz?d  
  //根据需要完成任务的单向分派 Eg:p_F*lr  
public void Play(AudioMedia media) Y\=:j7'  
{   3k(?`4JJ  
  media.Play(); !6%mt}h  
} %In"Kh*  
} h=tY 5]8  
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)。 E}GSii%S  
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。 /6fPC;l  
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: M#p,Z F  
public abstract class VideoMedia 'GyPl  
{ =1(BKk>  
public abstract void Play(); (l,o UBRr  
} sDC RL%0QK  
?|/}~ nj7  
public class RM:VideoMedia f:SF&t*  
{ }:irjeI,  
public override void Play() |)_R bqZ  
{ %xruPWT:k  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); &Y>u2OZ  
} ^/uGcz|.  
} 5a&w M  
y{sA["   
public class MPEG:VideoMedia 4ca-!pI0  
{ R;yAqr29  
public override void Play() E6gEP0b  
{ *LVM}| f  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ww2Qa-K  
} bi[l,  
} q  ha1b$  
{P5@2u6S  
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。 m0,9yY::wj  
  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: g}-Z]2(c#  
kA_ 3o)J  
public interface IMedia yM2&cMHH~  
{ l_%~X 9"  
void Play(); $^!w`>0C  
} v\eBL&WK  
a\w | tf  
public abstract class AudioMedia:IMedia \2,18E  
{ (AYS>8O&  
public abstract void Play(); 1sjn_fPz  
} U!5*V9T~ J  
(n/1 :'  
public abstract class VideoMedia:IMedia )8SP$  
{ {+:XVT_+  
public abstract void Play(); gT OMD  
} lo:~~l  
^IH1@  
这样再更改MediaPlayer类的代码: qrc/Q;$  
public class MediaPlayer [//f BO  
{   \sd"iMEi  
public void Play(IMedia media) C":\L>Ax  
{    aC: l;  
  media.Play(); l'T0<  
} p#d UL9  
} G,-OH-M!  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 j%;)CV G"  
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。 F21[r!3  
  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。 Z L</  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ([*t.  
{ O:)IRB3  
IMedia media = null; ~S6{VK.  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) njMy&$6a##  
{ ][nUPl  
  case ("mp3"): P{eRDQ=  
    media = new MP3(); #pSOZX  
    break; sCQup^\  
        //其它类型略; oNZ W#<K  
  case ("rm"): l`&6W?C  
    media = new RM(); c5e\ckqm^  
    break;   S$52KOo  
  //其它类型略; MF}Lv1/[-J  
} ?8@*q6~8  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); lM*O+k  
player.Play(media); 2H[a Y%1T  
} =7fh1XnW  
"ru1;I  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 (N|xDl &;  
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@5%Rz2/  
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。 k+$4?/A  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 PAV2w_X~  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: ~iZF~PQ1_  
public interface IMediaFactory HDyZzjgG  
{ \STvBI?  
IMedia CreateMedia(); Qu FCc1Q  
} X.l"f'`l  
~q(C j"7  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: W;dzLgc  
public class MP3Factory:IMediaFactory 2gAdZE&Y  
{ ,jsx]U/^  
public IMedia CreateMedia() Z(mn U;9{v  
{ O^weUpe\  
  return new MP3(); YO$b#  
} @^cgq3H'  
} [; ?{BB  
//其它工厂略; )]> '7] i  
b^DV9mO4J  
public class RMFactory:IMediaFactory 8'"/gC{  
{ }#>d2 =T$  
public IMedia CreateMedia() n "KJB  
{  _np>({  
  return new RM(); Uv`v|S:+2  
} j jT 2k  
} 9~'Ip7X,!  
//其它工厂略; MVP)rugU  
X]MM7hMuR  
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。 [e@OHQM  
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: P8,jA<W  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) u6I0<i_KZ  
{ :YXQ9/iRr  
IMediaFactory factory = null; W?J*9XQ`  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ioa_AG6B  
{ <VR&= YJ  
  //音频媒体 G!LNP&~  
  case ("mp3"): j_uY8c>3\q  
    factory = new MP3Factory(); *2 $m>N  
    break; #'Y6UGJ\n  
  //视频媒体 a 8hv.43  
case ("rm"): (Zn3-t*  
    factory = new RMFactory(); q\ y#  
    break;   Y_3YO 2K]  
  //其他类型略; k;AiG8jb  
} V'f5-E0  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); F"f}vl  
player.Play(factory.CreateMedia()); Doc'7P  
} 'A(-MTd%  
b;`#Sea  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 1\J1yOL  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: ^=Tu>{uD  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) us,,W(q  
{ 9 roth  
IMediaFactory factory = null; j X!ftm2  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) UFAMbI  
{     hPi :31-0  
  case ("mp3"): 0R5^p  
    factory = new MP3Factory(); X`v79`g_  
    break; FlA\Ad;v  
    //其他类型略; l)PFzIz=V  
  case ("rm"): b, **$  
    factory = new RMFactory(); CE7pg&dJ)i  
    break;   e9hVX[uq  
  //其他类型略; `MYKXBM  
} `Y({#U  
IMedia media = factory.CreateMedia(); grfdvN  
media.Play(); 9q)nNX<$)  
} L5qCv -{  
19w,'}CGk  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 a0/n13c?G  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 3G/ mB  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 ^%8Hvy  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: iMeRQYW  
9s6>9hMb)  
<appSettings> zmfRZ!Eh  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> %)hIpxOrX  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> Or#+E2%1E  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> vH?+JN"A  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> pT;-1c%:  
</appSettings> c>WpOZ,  
'UXj\vJ3E  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: VRQbf  
private void InitMediaType() >7(~'#x8A"  
{ :*&9TNU E@  
cbbMediaType.Items.Clear(); 73s3-DS,  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) >[%.h(h/%  
{ pGbFg&  
    cbbMediaType.Item.Add(key); v!{'23`87  
} 7~l  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ;aK !eD$  
} u388Wj   
$7gB&T.x  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: LY88;*:S  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) e<O;pM:  
{ Fb{`a[&  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); >upXt?  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Aiks>Cyi23  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ~ut& U  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Z>w^j.(  
factoryDllName).Unwrap(); @F(3*5c_Y  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ?Str*XA;  
media.Play(); Rqb{)L X*  
} LnI{S{]wDh  
~q]|pD"\K|  
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。 :a f;yu  
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: "U5Ln2X{J  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 }2BH_  2  
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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