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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) o<@2zhuhrx  
#C4  
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。 eJ$?T7aUf  
一、传统过程化设计思想 EmG`ga)s  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: Mz+|~'R  
public class MediaPlayer % NX  
{   B,|M  
private void PlayMp3() mmr>"`5.  
{ SM! [ yC  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); lb`P9mbr+  
} 9j$ OU@N 8  
Z(*n ZT,  
private void PlayWav() ,N <;!6e  
{ 6DR@$fpt  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); @l>\vs<  
} ]Fl+^aLS  
DV*8Mkzg  
public void Play(string audioType) 9%kY8#%SV  
{   {3`#? q^o'  
  switch (audioType.ToLower()) nLQ 3s3@1>  
  { w*#TS8 \  
    case ("mp3"): ./J.OU1  
    PlayMp3(); >sPu*8D40a  
    break; "p2 $R*ie  
    case ("wav"): *G>V`||RW  
    PlayWav(); f![x7D$  
    break;       0MrtJNF]_O  
  }   k;;?3)!  
} :]=Y1*L\)  
} 8X5;)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。 I2YQIY+  
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。 X\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! bN<c5  
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。 eV1O#FLbi  
二、面向对象设计思想 Qj[4gN?}=  
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! I)_072^O  
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: RyIr_:&-~  
public class MP3 roj/GZAy"  
{ `k^ i#Nc>  
public void Play() G/2@ Mn-  
{  6:ZqS~-  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ^ylJ_lN&=1  
} S;i^ucAF  
} Q:>;d-D|1  
3f eI   
public class WAV qSkt }F%'  
{ 7{8!IcR #  
public void Play() @<W"$_ r-  
{ sZ]O&Za~  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); q6\z]8)  
} 3vQ?vS|2  
} ZJ=-cE2n  
qECc[)B  
Public class MediaPlayer 4kxy7] W  
{ XRJ<1w:  
  switch (audioType.ToLower()) j)'V_@  
  { q+WOnTS  
    case ("mp3"): FspI[g UN,  
        MP3 m = new MP3(); \dbpC Z  
    m.Play(); { tim{nV  
    break; f!xIMIl)+  
    case ("wav"): K ,f1c}  
    WAV w = new WAV(); ] bhzB  
w.Play(); ]rZ"5y  
    break;       X~]eQaJ  
  } @l$cZi e  
}   fnL!@WF  
  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。 @>(l}5U5  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) PrDvRWM  
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。 , $78\B^  
public class AudioMedia _GI [SzD  
{ kx]f`b  
public void Play() .7+_ubj&,  
{ H]}Iw5Z  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); o=w& &B  
} Gv?3}8Wp  
} fHlmy[V+M  
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)。 &>i+2c~  
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: 0 (@8   
public abstract class AudioMedia 8 E.u3eS  
{ rZ w&[ G  
public abstract void Play(); 4LUFG  
} S%mN6b~{  
9);a0}*5  
public class MP3:AudioMedia 76zi)f1f  
{ OHp 121  
public override void Play() `"A\8)6-  
{ '#u |RsZ  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 'n)M0e  
} *2=:(OK  
} &R\ .^3  
<`H:Am`  
public class WAV:AudioMedia JgYaA*1X  
{ aR*z5p2-w  
public override void Play() k+JDbJ@  
{ 4q~+K' Z  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); gPQ2i])"Q  
} ~?[%uGI0h  
} Q4CxtY  
FyZw='D  
public class MediaPlayer &wK%p/?  
{   C1r]kF  
  //根据需要完成任务的单向分派 )Qp?N<&'  
public void Play(AudioMedia media) #*}4=  
{   :HMnU37m W  
  media.Play(); 2+sNt6B2  
} .QRQvtd.  
} i7cMe8  
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)。 ;w}ZI<ou  
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。 sJw3o7@pg  
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: 0&2TeqsLh)  
public abstract class VideoMedia PZeVjL?E  
{ JV(|7Sk  
public abstract void Play(); iN<&  
} )z2Tm4>iql  
1ncY"S/VO  
public class RM:VideoMedia o_b j@X  
{ Ia0.I " ,  
public override void Play() T$0//7$')  
{ I/pavh  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); FL/@e$AK  
} o*'J8El\y^  
} k8 ,.~HkU  
z<sf}6q  
public class MPEG:VideoMedia j:O=9  
{ }yK_2zak5i  
public override void Play() [@uL)*o_#  
{ 8e[kE>tS._  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file.");  #RbPNVs  
} \m*?5]m ;  
}  H.'MQ  
{S'xZ._=  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 R1 hb-  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: bF|j%If%  
Ip4CC'  
public interface IMedia ZiSy&r:(  
{ dAm( uJ  
void Play(); UStZ3A'  
} 0 #VH=pga  
8ooj)  
public abstract class AudioMedia:IMedia " <m)Fh;  
{ R`:Y&)c_$  
public abstract void Play(); esLPJx  
} O-U_Zx0zd  
N$6Rg1  
public abstract class VideoMedia:IMedia .B6$U>>NS^  
{ }ytc oIuLf  
public abstract void Play(); x5c pv  
} rgRh ySud  
fY}e.lD  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Y"K7$+5#\  
public class MediaPlayer RI')iz?  
{   '<^%> R2  
public void Play(IMedia media) '2WYbcU  
{   hE/gul?|_  
  media.Play(); <q~&g &&+  
} _E{SGbCCi  
} 6HCP1`gg   
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 y4/>3tz;  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 38>8{Ma  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 CD +,&id  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) V2^(qpM!  
{ B=(m;A#G  
IMedia media = null; ",B92[}Ar  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 71z$a  
{ >wNE!Oa*B  
  case ("mp3"): $83TA> <a  
    media = new MP3(); (fUXJ$  
    break; }e9E+2}Z\  
        //其它类型略; fM]zD/ g  
  case ("rm"): %+:%%r=Q  
    media = new RM(); `|8)A)ZVT  
    break;   THi*'D/  
  //其它类型略; N>z_uPy{A  
} Z h)Qq?H  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 0vqXLFf   
player.Play(media); B+ud-M0  
} 1,p7Sl^h  
DDwH9*  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 J-:\^uP  
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。 5sao+dZ"|  
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。 od"Oq?~/t  
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。 $A`D p{e"  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: V44IA[  
public interface IMediaFactory W~$YKBW  
{ x\]%TTps  
IMedia CreateMedia(); ~gNa<tg"1  
} HpiP"Sl  
<Qe30_<K  
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: .RxH-]xk  
public class MP3Factory:IMediaFactory )(oRJu)y  
{ GPy+\P`  
public IMedia CreateMedia() ZxlQyr`~a(  
{ *[]7l]XK.  
  return new MP3(); _8vq]|rC  
} EJ`JN|,M  
} L~%@pf>  
//其它工厂略; th}Q`vg0  
U;<07 aMj  
public class RMFactory:IMediaFactory g""1f%U_p  
{ ; f:}gMK  
public IMedia CreateMedia() Ms ;:+JI  
{ `PXSQf  
  return new RM(); $vnshU8/v  
} 2%y}El^+_  
} dE=4tqv-r  
//其它工厂略; ^31X-}t v  
f7c%Z:C#Y  
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。 +@ga  
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: 7E*d>:5I  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) e|Rd#  
{ v_3r8My-  
IMediaFactory factory = null; 6}ct{Q  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) BUqe~E|I  
{ $TyV< G  
  //音频媒体 #]>Z4=]v  
  case ("mp3"):  i1v0J->  
    factory = new MP3Factory(); )EZ#BF<0|  
    break; u )cc  
  //视频媒体 @iWql*K;m  
case ("rm"): }ac0}  
    factory = new RMFactory(); X-%XZD B6  
    break;   0l=g$G \%  
  //其他类型略; r)UtS4 7  
} tu8n1W  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); xPoI+,  
player.Play(factory.CreateMedia()); ^iAOz-H  
} ;WxE0Q:!~  
s{\USD6  
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。 :Lu=t3#  
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: = s^KZV  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) CBz$N)f  
{ VX0q!Q  
IMediaFactory factory = null; .G8+D%%.  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ?*lpu  
{     y ,e# e`  
  case ("mp3"): %2>ya>/M  
    factory = new MP3Factory(); P/uk]5H^  
    break; uf4C+ci  
    //其他类型略; !cS A|C  
  case ("rm"): xV@/z5Tq  
    factory = new RMFactory(); j_ i/h "  
    break;   z2p@d1  
  //其他类型略; y qDE|DIez  
} !jZXh1g%  
IMedia media = factory.CreateMedia(); J;"66ue(d  
media.Play(); 80=6B  
} ], Xva`"  
}Jfi"L  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 4mNg(w=NF  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 sswYwU  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 X;`XkOjk  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: \0. c_  
)w\E^  
<appSettings> kex4U6&OQB  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> *UM=EQaYk  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> V}de|=  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 6yZ!K  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 2rK%fV53b  
</appSettings> ?U3X,uv5J  
b3Nr>(Z<}  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: 2 VgFP3  
private void InitMediaType() \Eqxmo  
{ |-kU]NJFR  
cbbMediaType.Items.Clear(); OX|nYTp  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) )y8 u+5^  
{ Y*oT (  
    cbbMediaType.Item.Add(key); o \ss  
} p) #7K  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; QAs$fi}f]s  
} a W1y0  
HHd;<%q  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: FwD"Pc2  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) y"5>O|`  
{ liu%K9-r  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 9k5$rK`  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); g~,"C8-H  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; =2-!ay:  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, |#uA(V  
factoryDllName).Unwrap(); UvwO/A\Gv  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 1$1s 0yg  
media.Play(); |"7F`M96I  
} PDwi])6mf  
5!GL"  
这样可以很好地体现了软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。 V)HX+D>  
设想一下,如果我们要增加某种媒体文件的播放功能,如AVI文件。那么,我们只需要在原来的业务程序集中创建AVI类,继承于VideoMedia类。另外在工厂业务中创建AVIFactory类,并实现IMediaFactory接口。假设这个新的工厂类型为MediaLiabrary.AVIFactory,则在配置文件中添加如下一行: %qN_<W&Ze  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 P'wn$WE[n\  
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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