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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) oPaoQbR(A  
2 YWO'PL  
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。 {v=[~H>bt  
一、传统过程化设计思想 N5=}0s]e  
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: CPcUB4a%#  
public class MediaPlayer H*3u]Ebh  
{   Hmhsb2`\  
private void PlayMp3() L[*cbjt[  
{ MMET^SO  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Ps\4k#aOv  
} W|rAn2H  
GIpYx`mHi  
private void PlayWav() C Q iHk  
{ v*JKLA  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); r1RM7y  
} C\BKdx5;  
7p':a)  
public void Play(string audioType) US9aW)8  
{   [qkW/qS  
  switch (audioType.ToLower()) ^z, B}Nz  
  { U*sQ5uq  
    case ("mp3"): |r;>2b/ x  
    PlayMp3(); 5? Y(FhnIC  
    break; <^{(?*  
    case ("wav"): s%Ph  
    PlayWav(); $J)`Ru6.  
    break;       yW7>5r  
  }   G^SJhdO(Q  
} hH;i_("i(h  
} |HY{Q1%  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 OT|0_d?bD  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 Th\T$T`X$  
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! >>C S8  
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。 4o@:+T:1  
二、面向对象设计思想 5-({z%:P  
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! lAC "7 Z?F  
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: E U RKzJk  
public class MP3 B|9XqQ EI  
{ Gkfzb>_V]  
public void Play() 46\!W(O~y  
{ 9X33{  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); j%]sym  
} =c&.I}^1L  
} 7!Im|7Ty  
*tR'K#:&g!  
public class WAV OR+py.vK  
{ C;U4`0=8  
public void Play() 0/7.RpX,.  
{ bi@'m?XwJ  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); J[S!<\_!  
} s)-bOZi  
} sVmqx^-  
x=x%F;  
Public class MediaPlayer v6L]3O1  
{ zO$r   
  switch (audioType.ToLower()) p g_H'0R  
  { H)dZ0n4T  
    case ("mp3"): +eLL)uk  
        MP3 m = new MP3(); b~YIaD[Z  
    m.Play(); `0q=Z],  
    break; #NL'r99D/o  
    case ("wav"): >X"\+7bw  
    WAV w = new WAV(); 8+Gwv SDU  
w.Play(); P (Y\l  
    break;       V;J3lV<  
  } JlRNJ#h>  
}   JdWav!PYm  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 F1M:"-bda  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) \GioSg  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 q3K}2g  
public class AudioMedia ;AL:V U  
{ aZtM _  
public void Play() C,LosAd  
{ `P:[.hRu  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); *1_Ef).  
} , \RR@~u'  
} rp[3?-fk  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 _nX8f &  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: :c8d([)$  
public abstract class AudioMedia R)isWw4  
{ pNmWBp|ER  
public abstract void Play(); SdnO#J}{  
} +.|RH  
"o_'q@.}  
public class MP3:AudioMedia 42}8es.aa  
{ Wa&!1' @  
public override void Play() d:#tN4y7(  
{ NN5Ejr,  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); tB(~:"|8  
} |pq9i)e&  
} 0bIgOLP  
P46Q3EE  
public class WAV:AudioMedia p7r/`_'|  
{ A%^7D.j  
public override void Play() |z:4T%ES  
{ b&LAk-}[  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); S QGYH  
} &,{YfAxQ`  
} :rjfAe=s  
/5j5\F:33  
public class MediaPlayer _z 5W*..  
{   -R\dgS3  
  //根据需要完成任务的单向分派 YV@efPy}n  
public void Play(AudioMedia media) %yk_(3a  
{   /m 7~-~$V  
  media.Play(); #reW)P>  
} IvI..#EzG  
} "VU/Ucb7  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 @>V;guJC%  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 (hQi {  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: DL!%Np?`  
public abstract class VideoMedia 9tVV?Q@)  
{ kOq8zYU|  
public abstract void Play(); Fqgs S  
} O7uCTB+  
WY!4^<|w"  
public class RM:VideoMedia ._`rh  
{ HiH<'m"\.  
public override void Play() 4neO$^i8J  
{ ecQ,DOX|b  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); CA5`uh  
} =6Gn? /{  
} .uxM&|0H  
%2g<zdab  
public class MPEG:VideoMedia !@N?0@$/  
{ C_8_sb Z/  
public override void Play() 1+XM1(|c`  
{ M6Np!0G  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); W g6H~x  
} `.3@Ki~$#  
} VO=Ibu&X  
N2duhI6  
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。 32%Fdz1S  
  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: kw]?/s`  
y)CvlI  
public interface IMedia u'>94Gm}  
{ G :k'm^k  
void Play(); \]5I atli  
} nw%`CnzT  
[(5.?  
public abstract class AudioMedia:IMedia v:yU+s|kN  
{ l!&ik9m  
public abstract void Play(); _ezRE"F5  
} X:;x5'|  
PoPR34] ^J  
public abstract class VideoMedia:IMedia #u8#< ,w  
{ Y_!+Y<x7v  
public abstract void Play(); $[,4Ib_|  
} cy;i1#1rO  
m|{^T/kIbQ  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ] S[?tn  
public class MediaPlayer -`* 'p i  
{   {5<fvMO!6  
public void Play(IMedia media) $8%"bR;Hu  
{   U$& '>%#  
  media.Play(); -bHlFNRm  
} P~=yTW  
} 'xx M0Kn`  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 H${LF.8  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 m:[I$b6AY  
  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。 p'2IlQ\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 2HN*j~>i~  
{ 1(IZ,*i  
IMedia media = null; M>p<1`t-&  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) .7g h2K  
{ prz COw  
  case ("mp3"): ~h;   
    media = new MP3(); 2J&~b8:  
    break; p8%qU>~+4  
        //其它类型略; NGl 8*Af   
  case ("rm"): <%S)6cw(3  
    media = new RM(); ; /K6U  
    break;   _r{H)}9  
  //其它类型略; 0h*Le  
} N n FR;  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); iKJqMES  
player.Play(media); |;wc8;  
} In96H`  
nco.j:  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 {Fw"y %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。 %N<5ST>(  
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。 D~ Y6%9  
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。 49&i];:%7%  
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: yT@Aj;X0v  
public interface IMediaFactory %(/E `  
{ [-_{3qq<e  
IMedia CreateMedia(); e,e(t7c?d  
} aX;>XL4  
\j`0 f=z_  
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: [StnKQ?"wz  
public class MP3Factory:IMediaFactory :.e'?a  
{ W4^zKnH  
public IMedia CreateMedia() g&xj(SMj-$  
{ {f #QZS!E  
  return new MP3(); Ul_Zn  
} S9Yzvq!(  
} Za{O9Qc?D|  
//其它工厂略; nD BWm`kN  
N<:c*X  
public class RMFactory:IMediaFactory ; um)JCXz  
{ @-dGZ 5  
public IMedia CreateMedia() mufGv%U2  
{ j9 >[^t3U  
  return new RM(); mcd{:/^?  
} Ur xiaE  
} Ra|P5  
//其它工厂略; ^Qx?)(@  
Hh^ "c}  
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。 0* F` h  
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: f-|?He4O]  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) paIjXaU1Mb  
{ LRu,_2"  
IMediaFactory factory = null; =;0-t\w!  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) L8h3kT  
{ i;1pw_K  
  //音频媒体 MT~^wI0a  
  case ("mp3"): #s~;ss ,  
    factory = new MP3Factory(); )&1v[]%S  
    break; S=r0tao,!v  
  //视频媒体 q* R}yt5  
case ("rm"): fY&TI}Y  
    factory = new RMFactory(); e n~m)r3&  
    break;   00 x -  
  //其他类型略; v-z%3x.f  
} ^5E9p@d"J  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); l'(FM^8jv  
player.Play(factory.CreateMedia()); 6NX#=A  
} F9o7=5WAb  
EU[eG^/0@  
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。 ~Q_7HJ=^$  
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: ?0t^7HMP  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) [=(8yUV'G  
{ 3Tu]-.  
IMediaFactory factory = null; W\zZ&*8$  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) <8b1OdA  
{     s<{ Hu0K$  
  case ("mp3"): +XsE  
    factory = new MP3Factory(); > mO*.'Gm  
    break; cZBXH*-M!  
    //其他类型略; } 8 z:L<  
  case ("rm"): -NJpql{Cb  
    factory = new RMFactory(); x\G%  
    break;   Bn]=T  
  //其他类型略; E\!X$  
} .1[.f}g$J  
IMedia media = factory.CreateMedia(); -E?:W`!  
media.Play(); F~6]II  
} U&#` <R_0  
CnB[ImMs(A  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 ?\8aT"o  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 c7r( &h  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 a5#G48'X  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: `w 6Qsah  
teS>t!d  
<appSettings> yo#r^iAr  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> O(W"QY  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> b 5|*p(7[  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> p*c(dkOe8  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> "BSY1?k{  
</appSettings> 8S#$'2sT  
f`Fj-<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: et+lL"&  
private void InitMediaType() xZ {6!=4!  
{ -]0:FKW  
cbbMediaType.Items.Clear(); .5Y{Yme  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) (O J/u)W^  
{ ltuV2.$  
    cbbMediaType.Item.Add(key); jz<}9Kze  
} 1TQ?Fxj  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 9$$  Ijf  
} ysOf=~ 1  
W5Z-s.o  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: xK6`|/e  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) x >ah,  
{ q#3T L<  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); xH2'PEjFM  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); z~h?"'  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; h/tCve3Z  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, IQ<G .  
factoryDllName).Unwrap(); HjK8y@j  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 6kp)'wz`  
media.Play(); +>C26Q  
} dsw^$R}   
75H!i$(*+  
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。 I7Kgi3  
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: LIG@`  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 gWHY7rv  
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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