面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) 4Sm]>%F':
%]gn?`O
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。 "S&@F/
一、传统过程化设计思想 za:a)U^n
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: L lw&& K
public class MediaPlayer Q\GDrdA
{ K,6b3kk
private void PlayMp3() &K43x&mFF
{ y.=/J8->
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ]c<qM_HWg
} ew;ur?
X=6y_^
private void PlayWav() -DN8Yb
{ cFN'bftH4
MessageBox.Show("Play the wav file."); EyI}{6~F
} 4-kZJ\]
`}m Q
public void Play(string audioType) v?0r`<Mn
{ ~`GhS<D
switch (audioType.ToLower()) kdxz !
{ WYIQE$SEv
case ("mp3"): /erN;Oo%<
PlayMp3(); Dy]I8_
break; zF@o2<cD@
case ("wav"): <W`#gn0b6
PlayWav(); 4\pWB90V
break; RP2_l$
} WpS1a440
} ^A][)*SZ
} YXU|h
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。 $B#6tk~u
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 b1gaj"]
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! \.f}W_OF
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 G/d4f?RU
二、面向对象设计思想 Q|,B*b
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! K*IxUz(
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: l
akp
public class MP3 #Ei,(xiP
{ &f>eQS=(
public void Play() l{:a1^[>y
{ 8K;Y2
#
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Xt{*N-v\
} 3;7q`
} ]&ixhW
7QVuc!V
public class WAV Uz608u
{ O<jPGU
public void Play() {/LZcz[
{ WKrX,GF
MessageBox.Show("Play the wav file."); rZojY}dWJ
} 6cdMS[_SD(
} FZ|CqD"#
yoRU_%xA
Public class MediaPlayer N7%TYs
{ QN>7~=`
switch (audioType.ToLower()) rVtw-[p
{ 6 CC &Z>
case ("mp3"): - ZW3
MP3 m = new MP3(); .c^
ggy%
m.Play(); Uw/l>\
break; vBvNu<v7te
case ("wav"): 1AHx"e,;L
WAV w = new WAV(); g7CXlT0Q6
w.Play(); /<&h@$NHH4
break; ?\/qeGW6G
} 1^dJg8
} b?Pj< tA
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。 -h-oMqgu(
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) sVoW=4V8
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。 :Pq.,s
public class AudioMedia D6~+Y~R
{ 8L5!T6+D&
public void Play() 451'>qS
{ |2`"1gt
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); =s}Xy_+:
} joa5|t!D9
} ]~>K\i
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)。 Ch_xyuJ
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: _P,^_%}V06
public abstract class AudioMedia J4tcQ
{ >p])it[q&$
public abstract void Play(); 6P`)%zj
} =q(GHg;'
'R9g7,53R
public class MP3:AudioMedia -$<O\5cAQ
{ s?3i)Ymr
public override void Play() Qn:kz*:
{ 0_ yP\m
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); XM|%^ry
} i3mAfDF
} .wK1El{bf
rS*$rQCr=
public class WAV:AudioMedia [m'CR 4(|
{ oc{EuW{Ag
public override void Play() MS<SAD>w
{ =l942p
MessageBox.Show("Play the wav file."); (LJ@SeM;
} Gzt=u"FV
} ;\y;
w7-WUvxl
public class MediaPlayer =y%rG :!
{ ] c}91
//根据需要完成任务的单向分派 ?4z8)E9Ju
public void Play(AudioMedia media) %G?K@5?j?
{ 59rY[&|
media.Play(); :Gh~fm3}
} r;iV$Rq!
} *(GZ^QH.
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 0O2n/`'
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 sI 4yG
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: uD>z@J-v
public abstract class VideoMedia S<6k0b(,_3
{ S{p}ux[}=
public abstract void Play(); H5nS%D
} ^m7~:=K7WG
xi'<y
public class RM:VideoMedia 8NimZ(
{ Mth6-^g5
public override void Play() !rTmR@e$/
{ (:\LWJX0=
MessageBox.Show("Play the rm file."); G+"8l!dC?
} S7n"3.k
} X)uDSI~
8SnS~._9
public class MPEG:VideoMedia oYX{R
{ *j*Du+
public override void Play() 0jB X5
{ s&*yk p
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); BIWD/|LQ
} &1)xoZ'\
} *M~.3$NN
IlLn4Iw
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。 <>4!XPo%J
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: ;R[&pDx
"S(X[Y'
public interface IMedia Q!CO0w
{ -G ?%QG`v
void Play(); A['uD<4b
} y7zkAXhJ
9Z!lmfnJ
public abstract class AudioMedia:IMedia ^Gz{6@TY5
{ g0#q"v55
public abstract void Play(); )&Z>@S^
} 02 f9 w V
TGWdyIk
public abstract class VideoMedia:IMedia D6=HYqdj
{ BpT"~4oV5
public abstract void Play(); hWGZd~L
} Uh6mGLz*&
=B5E0x
这样再更改MediaPlayer类的代码: T_L6 t66I
public class MediaPlayer ^o%_W0_r
{ e)pTC97^L
public void Play(IMedia media) Hc!!tbBQ
{ V;*pL1
media.Play(); 3@X7YgILU
} k\(4sY M
} %yw=[]Vjze
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 8[\79|
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。 O@`J_9
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。 c2b6B.4
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) _:,.yRez
{ w yD%x(
IMedia media = null; I#l;~a<9z
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Z>{*ISvpq
{ r%!FmS<
case ("mp3"): mq`5w)S)\o
media = new MP3(); 5 LMj!)3
break; !V(`ZH
//其它类型略; oYq,u@oM
case ("rm"): )l2P}k7`
media = new RM(); 8*k oxS
break; G^"H*a
//其它类型略; ]IXAucI]
} eJf>"IF-
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); , ,{6m
d
player.Play(media); %<S7
} -><QFJ
O|(o8VS
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 T5{T[YdX<
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。 XWF7#xM
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。 Rkr^Z?/GH
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。 1nXqi)&?;
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: {_ 6t4h}
public interface IMediaFactory QJ M(UfHUD
{ (wlfMiO
IMedia CreateMedia(); z\h,SX<U
} W8uVd zQ
qj;l,Kua
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: {3SdX
public class MP3Factory:IMediaFactory {fElto
{ )v-Cj_W5]"
public IMedia CreateMedia() x#o?>5Qg?
{ x?>!UqgkY
return new MP3(); P7Z<0Dt\}
} o~}1oN
} yr{5Rp05=
//其它工厂略; RR'(9QJ$
bQ=s8'
public class RMFactory:IMediaFactory 0Ts!(b]B
{ :>ZzP: QD
public IMedia CreateMedia() zK /f$}
{ ^OjvL6A/p
return new RM(); <!hpfTz*
} <dJIq"){
} CMKhS,,o
//其它工厂略; 2:/u2K
7Ff?Ysr
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 Ahd\TH
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: x{QBMe`
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) B^Bbso'{1
{ I-,X wj-
IMediaFactory factory = null; \ j
x0ZHR
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) I<9n(rA
{ ){jqfkL
//音频媒体 J(&Gmk9&
case ("mp3"): S]. Ft/+H
factory = new MP3Factory(); !}j,TPpG
break; "h`54}0
//视频媒体 #
s,Y%
Bce
case ("rm"): _p$"NNFN
factory = new RMFactory(); HcDyD0;L.
break; t0I>5#*WU
//其他类型略; S--/<a2
} K#iK6)tS
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); JgxA^>|9;
player.Play(factory.CreateMedia()); VEr 6uvB
} j&
<tdORT
d{iL?>'?^
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。 +H?<}N*T
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: QQSH +
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) &s