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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) E$'Zd,|f=  
2=TQU33#  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 #FBq8iJ  
一、传统过程化设计思想 H7KcPN(0  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: v/E_A3Ay&  
public class MediaPlayer c.u$NnDU6  
{   ^$7Lmd.qI  
private void PlayMp3() S WYIQ7*  
{ :i&ZMH,O  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); z;_fO>u:  
} &ESE?{of)  
>t,BNsWB  
private void PlayWav() h98_6Dw(]  
{ (C RY$+d  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 8T:|~%Sw  
} WdGjvs  
El~x$X*  
public void Play(string audioType) q89#Ftkt  
{   rTiW&#  
  switch (audioType.ToLower()) Q3M;'m  
  { )pS1yYLj  
    case ("mp3"): J?WT  
    PlayMp3(); G] -$fz  
    break; GB1[`U%  
    case ("wav"): MZGN,[~)6  
    PlayWav(); L {6y]t7^  
    break;       #HD$=ECcw  
  }   30(O]@f~  
} li4rK <O  
} -vcHSwG b  
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。 mX)UoiXue  
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。 5G@z l  
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! AR i_m  
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。 $d4^e&s  
二、面向对象设计思想 Ds4n>V,o  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! xF'9`y^]!@  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: b]v.jgD  
public class MP3  PK#; \Zw  
{ #2thg{5  
public void Play() }[P1Va[!  
{ #{)=%5=c  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); n&Q{ [E  
} .]+oE$,!  
} ^zv0hGk2  
7]t$t3I`  
public class WAV VC "66 \d&  
{ w /$4 Rv+S  
public void Play() U^tr Z])  
{ C0o 0 l>  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); SomA`y+ERn  
} G992{B  
} CA7ZoMB#  
nPp\IE}:  
Public class MediaPlayer gVM9*3LH6  
{ C%ibIcm y  
  switch (audioType.ToLower()) _&TA|Da  
  { isaDIl;L/  
    case ("mp3"): RF/I*5  
        MP3 m = new MP3(); =B9Ama   
    m.Play(); i1]*5;q  
    break; |^K-m42  
    case ("wav"): A`Vz5WB  
    WAV w = new WAV(); l+BJh1^  
w.Play(); `y5?lS*  
    break;       YPQ&hEu0  
  } GAONgz|ZI  
}   RG [*:ReB9  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 .i[rd4MCK  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) {&,9Zy]"S  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 USLG G}R  
public class AudioMedia bD_|n!3  
{ (| DmYn!  
public void Play() gUf-1#g4\`  
{ \}SA{)  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); S(kj"t*3  
} H!Gsu$C  
} BdcTKC  
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)。 _5'OQ'P2  
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: MP/6AAt7=|  
public abstract class AudioMedia s&MfC\  
{ R)% Jr.U  
public abstract void Play(); XQAdb"`  
} }oH A@o5  
%a%x`S3  
public class MP3:AudioMedia w '?xewx  
{ InDISl]  
public override void Play() %N 8/g]`7  
{ %[(DFutJY+  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); cI)T@Zg_o+  
} CR*R'KX D%  
} J(+I`  
g_?:G$1H  
public class WAV:AudioMedia Ws'OJ1  
{ tFLdBv!=:^  
public override void Play() x ;V7D5 q  
{ pC 5J '@  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 8 x$BbK  
} "Sp+Q&2U  
} U 2k^X=yl  
xBH`=e <  
public class MediaPlayer P?%kV  
{   >SO !{  
  //根据需要完成任务的单向分派 _,V 9^  
public void Play(AudioMedia media) d<mj=V@bd  
{   n_5m+ 1N  
  media.Play(); `Oz c L  
} jUjgxP*7m  
} 4%wP}Zj#  
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)。 n(^{s5 Rr  
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。 n"YY:Gm;8  
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: o.yuz+  
public abstract class VideoMedia KKm &~^c  
{ L{fKZ  
public abstract void Play(); m89-rR:Kc  
} Xq`|'6]/  
uM"G)$I\  
public class RM:VideoMedia llVm[7  
{ HO,z[6  
public override void Play() g{K*EL <  
{ BS<5b*wG  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); @, v'V!  
} DiMkcK_e  
} ^Glmg}>q  
((i%h^tGa;  
public class MPEG:VideoMedia (. ~#bl  
{ tr8a_CV  
public override void Play() A[QUFk(  
{ x(J|6Ey7!n  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); L{y%\:]  
} }Z5f5q  
} Ua^#.K  
5Vo8z8]t`  
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。 HGqT"N Jr  
  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: Y r6wYs(%  
'0QrM,B9  
public interface IMedia o'Q"  
{ Le#>uWM  
void Play(); 6Y4sv5G  
} KQ0Zy  
o^P/ -&T  
public abstract class AudioMedia:IMedia (> O'^W\3p  
{ @=CN#D12  
public abstract void Play(); ^IgxzGD  
} v x qsK  
gA 0:qEL\  
public abstract class VideoMedia:IMedia Zpfsh2`  
{ OwhMtYq  
public abstract void Play(); %M"rc4Xd  
} ;a@%FWc  
I8*_\Ez  
这样再更改MediaPlayer类的代码: nf#;]FijB  
public class MediaPlayer +T]/4"^M  
{   Nl~'W  
public void Play(IMedia media) Ql`N)!  
{   3 !W M'i  
  media.Play(); P)7:G?OTx  
} NDsF<2A4  
} V~nqPh!Jc  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 @smjXeF o  
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。 )fPN6x/e  
  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。 )1#J4  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) %UGXgYDz  
{ Mn`);[  
IMedia media = null; sa8Q1i&%  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ~kHWh8\b:  
{ Sv&_LZ-"P  
  case ("mp3"): :SBB3G)|  
    media = new MP3(); ck0K^o v  
    break; l1_hD ,4  
        //其它类型略; bU$4"_eA B  
  case ("rm"): jP(|pz  
    media = new RM(); [S Jx\Os  
    break;   {=3&_/9s){  
  //其它类型略; _]oNbcbt(  
} ks3ydHe`  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); xWC*DKV  
player.Play(media); |aD8  
} $, I%g<  
x:wv#Wh:l7  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 d8N{sT  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 f2*e&+LjTP  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 9E`Laf  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 :'6vIPN5  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: h*X5O h6  
public interface IMediaFactory G;jX@XqZ  
{ luvxwved  
IMedia CreateMedia(); gUa-6@  
} o5h*sQ9  
}0okyGg>q  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: Ef)v("'w  
public class MP3Factory:IMediaFactory 2E 0A`  
{ Iu V7~w  
public IMedia CreateMedia() n{*A<-vL  
{ Rz03he  
  return new MP3(); E'g?44vyw  
} Xtk3~@  
} %4$J.6M  
//其它工厂略; vV PK  
>~}}*yp  
public class RMFactory:IMediaFactory rbw~Ml0  
{ dy"7Wl]hi7  
public IMedia CreateMedia() )B$Uo,1  
{ +T8h jOkC  
  return new RM(); ]H-5    
} Y@l>4q")  
} s=8$h:^9>  
//其它工厂略; [wkSY>Gu  
vp|.x |@  
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。 O-uf^ S4  
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^]^IXzXw.  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ET\>cxSp  
{ 49!(Sa_]j  
IMediaFactory factory = null; UA3!28Y&E3  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) q,>-4Cm  
{ AMe_D  
  //音频媒体 Dzr(Fb  
  case ("mp3"): FT;I|+H*P  
    factory = new MP3Factory(); [M#I Nm}  
    break; 3gQ2wP*K  
  //视频媒体 u OB`A-K  
case ("rm"): &BOG&ot  
    factory = new RMFactory(); mV;)V8'  
    break;   tSX,*cz  
  //其他类型略; ^!7|B3`  
} M?v`C>j  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 3J}/<&wv  
player.Play(factory.CreateMedia()); 0?w4  
} i Qa=4'9;  
fX/k;0l  
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。 1Q!^%{Y;  
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: z)fg>?AGr  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) k/m-jm_h  
{ RD6`b_]o  
IMediaFactory factory = null; Gj- *D7X5  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) um=qT)/D  
{     ? oQ_qleuo  
  case ("mp3"): GmdS~Fhp  
    factory = new MP3Factory(); ^$;5ZkQy  
    break; =SK{|fBB  
    //其他类型略; 115zvW  
  case ("rm"): A)HV#T`N  
    factory = new RMFactory(); fctVJ{?  
    break;   iX6'3\Q3A  
  //其他类型略; t }>"nr0  
} KY9&Ky+2B  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ^~DClZ  
media.Play(); EViDMp"  
}  MuP&m{  
,K8(D<{  
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。 8?[#\KgH1  
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。 BE,H`G #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。 KF f6um  
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: HyJ&;4rf  
X0BBJ(e  
<appSettings> 9~6~[z  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> D`@*udn=  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 2|}KBny  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> !A#(bC  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ; 2Za]%'  
</appSettings> 9Fh1rZD<  
`cpUl*Y=  
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: `t Zw(Z=h  
private void InitMediaType() _-nIy*',=  
{ $|H7fn(r  
cbbMediaType.Items.Clear(); ;`}b .S =n  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) %z5P%F'5   
{ FW,@.CX  
    cbbMediaType.Item.Add(key); |<w Z;d  
} 5}he)2*uD  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Ukg iSv+  
} D",~?  
 FA#8  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: )d"s6i  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) .h@HAnmE  
{ FX:'38-fk  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); h$I 2T  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 2[TssJQ  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; sA[eKQjaD  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, JN<IMH  
factoryDllName).Unwrap(); hwB>@r2  
IMedia media = factory.CreateMedia(); DgRA\[c  
media.Play(); V;>u()  
} X7{ h/^  
wwh)B92Y5  
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。 AZ& ]@Ao  
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: N cnL-k.  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 O*y@4AR"S  
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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