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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) N0TeqOi4Y  
*b(wVvz  
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。 4n( E;!s  
一、传统过程化设计思想 ^J=hrYGA  
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: U\<-mXv  
public class MediaPlayer N_wp{4 0/  
{   ks(SjEF  
private void PlayMp3() Ws[D{dS/  
{ a=}*mF[ug  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); wGKo.lt   
} +=@^i'  
'A{h iY  
private void PlayWav() R'K/t|MC  
{ eBr4O i  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); c=p=-j=.J  
} T.&7sbE_  
XJ\hd,R   
public void Play(string audioType) 3fS}:!sQ  
{   mX# "+X|  
  switch (audioType.ToLower()) 6Z:YT&,f  
  { B&KL2&Z~Pq  
    case ("mp3"): {ShgJ ;! Q  
    PlayMp3(); f4t.f*#  
    break; Un=a fX?j  
    case ("wav"): .-I|DVHe  
    PlayWav(); pK_?}~  
    break;       9(1rh9`=  
  }   cgZaPw2 bw  
} D@54QJ<  
} J\co1kO9/  
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。 iw]k5<qKj  
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。 f[~1<;|-  
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! -E>)j\{PX7  
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。 A*]$v  
二、面向对象设计思想 8v_C5d\  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! o \L!(hm  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: wrv5V M}  
public class MP3 6 vs3O  
{ `aSM8C\  
public void Play() M?&zY "c  
{ Buc_9Kzw<+  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); cnNOZ$)  
} UPh=+s #Q  
} 4iX-(ir,  
b{[*N  
public class WAV 4SVW/Zl.?  
{ yyl#{Nl@t  
public void Play() QJ X/7RA  
{ Cnh|D^{s  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); khX|" d360  
} #a~"K|' G  
} ? Nj)6_&  
! p.^ITM3S  
Public class MediaPlayer APBK9ky  
{ :h5J r8  
  switch (audioType.ToLower()) MgJ5B(c  
  { ]#eh&jw  
    case ("mp3"): [/9(NUf  
        MP3 m = new MP3(); CY"i-e"q<Q  
    m.Play(); /'&;Q7!)  
    break; e1(h</MU2  
    case ("wav"): RXSf,O  
    WAV w = new WAV(); __N.#c/l{  
w.Play(); wq0aF"k  
    break;       N+Sq}hI  
  } s;.=5wcvi?  
}   XAic9SNu;  
  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。 R{}qK r  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) :=.*I  
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。 $[CA&Y.  
public class AudioMedia l gq=GHW  
{ J\`^:tcG  
public void Play() EA0iYzV  
{ K&`Awv  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ohZx03  
} }[=YU%[o:  
} ej[Su  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 ?S`>>^  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: iD_T P  
public abstract class AudioMedia S`g;Y '  
{ F? ]N8W  
public abstract void Play(); g:~+P e  
} uH{'gd,q8  
W kkxU.xXE  
public class MP3:AudioMedia mb1IQ &  
{ zJl_ t0  
public override void Play() ,x#ztdvr  
{ McP.9v}H0_  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); x-Z^Q C  
} 9D_wG\g  
} /tKGwX]y  
_/x& <,3  
public class WAV:AudioMedia 9M2f!kJP$  
{ {*xBm#  
public override void Play() tbG8MXX  
{ FmT `Oa>  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 0X"\ a'M_  
} uw_?O[ZA[  
} %KV2< t?  
uLW/f=7 L  
public class MediaPlayer )x\z@g  
{   $h[Yzl  
  //根据需要完成任务的单向分派  Alu5$6X  
public void Play(AudioMedia media) $WaZ_kt  
{   i^g~~h F  
  media.Play(); zO.6WJ  
} Rc9<^g`  
} a@ W7<9fY;  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 OlGR<X  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 r%-n*_?.s  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: TA;,>f*  
public abstract class VideoMedia uBeNXOre  
{ n2'|.y}Um:  
public abstract void Play(); JMsHK,(  
} %zljH"F  
n7iE8SK|k  
public class RM:VideoMedia U$J5r+>  
{ eP|)SU  
public override void Play() d]7*mzw^j  
{ >d%VDjk .  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); Gpu_=9vzv  
} l%PnB )F  
} %$9:e J?  
o;;,iHu*  
public class MPEG:VideoMedia (,tHL  
{ VkXn8J  
public override void Play() ~CFMIQ et  
{ p7[(z  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); (j N]OE^  
} e^frVEV  
} [=~!w_  
cjY@Ot*i$  
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。 4A  o{M  
  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: ND,`QjmZ  
9[{sEg=C$e  
public interface IMedia 3^~Zj95M  
{ B9W/bJ6%  
void Play(); "::9aYd!  
} -tP.S1D  
|[WL2<  
public abstract class AudioMedia:IMedia ZR mPP  
{ ?!m m a\W  
public abstract void Play(); /Sj_y*x1e  
} 2Iz fP;V?  
$jcz?vH  
public abstract class VideoMedia:IMedia MB O,\t.  
{ ;tr)=)q &  
public abstract void Play(); g RU-g  
} gV`S%   
$i%HDt|  
这样再更改MediaPlayer类的代码: m3"c (L`B  
public class MediaPlayer &#,v_B)a_E  
{   lko3]A3  
public void Play(IMedia media) ULu O0\W  
{   o16~l]Z|f  
  media.Play(); c}cG<F  
} Nh:4ys!P  
} U,HS;wo;t  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 6vWii)O.D  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 JD-Becz  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 ">,K1:(D  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Ou!)1UFI  
{ kaC+I"4c  
IMedia media = null; B[7A  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) `axQd%:AC  
{ `D"1 gD}{A  
  case ("mp3"): ir+8:./6  
    media = new MP3(); "i(U  
    break; w(#:PsMo<  
        //其它类型略; GZ,j?@  
  case ("rm"): )u Qvt-  
    media = new RM(); ec1Fg0Fa  
    break;   8E-Ip>{>  
  //其它类型略; 2;}xN!8  
} &m4f1ZO*  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); fv/v|  
player.Play(media); -s33m]a;  
} D:6N9POB  
ZR2\ dH*  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 l3\9S#3-^  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 `|JI\&z  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 I*9Gb$]=  
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。 GJ>ypEWo  
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: vhX-Qkt}  
public interface IMediaFactory +>^[W~[2  
{ )2toL5Q  
IMedia CreateMedia(); *.,8,e8Vq  
} flPZlL  
DbQBVy  
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: sgD@}":m  
public class MP3Factory:IMediaFactory hsz$S:am  
{ du8!3I  
public IMedia CreateMedia() Cl{{H]QngX  
{ Bd QQ9$@5  
  return new MP3(); U#iT<#!l2  
} ko>M&/^  
} qjzZ}  
//其它工厂略; nHE+p\  
37~rm  
public class RMFactory:IMediaFactory j}"]s/= 6  
{ <G&WYk%u*  
public IMedia CreateMedia() ~V!EtZG$  
{ v(a9#bMZU  
  return new RM(); Le_CIk 5YL  
} Od*v5qT;$  
} -z&9 DWH  
//其它工厂略; 83B\+]{hD  
v  F]  
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。 rrbZ+*U  
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: Re7{[*Q4  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) +6uOg,;  
{ }@3$)L%n_u  
IMediaFactory factory = null; +OKA_b"wB  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 1RmBtx\<  
{ ^sJ1 ^LT  
  //音频媒体 2k%Bl+I  
  case ("mp3"): ADTU{6UPS  
    factory = new MP3Factory(); W;5N04ko  
    break; TjT](?'o  
  //视频媒体  I8:"h  
case ("rm"): DCz\TwzU  
    factory = new RMFactory(); N4' .a=1  
    break;   rffVfw  
  //其他类型略; z/pDOP Ku  
} Xx=K?Z?3.  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); nIG[{gGX  
player.Play(factory.CreateMedia()); W&Y4Dq^  
} /95FDk>  
G &m>Ov$#&  
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。 [;)~nPjI  
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: :U7;M}0  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  n})  
{ imC&pPBB/G  
IMediaFactory factory = null; :m)c[q8  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) "tpvENz2s  
{     * .oi3m  
  case ("mp3"): \? J=mE@;1  
    factory = new MP3Factory(); _CHKh*KHML  
    break; |.^^|@+  
    //其他类型略; VOD1xWrb  
  case ("rm"): % cU-5\xF  
    factory = new RMFactory(); [ e$]pN%  
    break;   Ty)gPh6O  
  //其他类型略; no eb f  
} SB5@\^  
IMedia media = factory.CreateMedia(); rHH#@ Zx  
media.Play(); (L]T*03#  
} ~4l6unCI  
R65;oJh  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 h<t<]i'  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 T@2f&Un^  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 /M5=tW#e  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: "#[o?_GaJ  
h]G6~TYI5  
<appSettings> 3 t~X:  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> T]5U_AI@  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> O<gP)ZW~  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> FA5k45w L  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> T[`QO`\5O  
</appSettings> V*0Y_T{_  
{9y9Kr|(P:  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: LPtx|Sx![  
private void InitMediaType() +# m   
{ <!$j9)~x  
cbbMediaType.Items.Clear(); 0]f?Dx/8  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) :DF`A(  
{ ;Of?fe5:  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Q&\ZC?y4  
} D7 8) 4>X  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Z?.:5#  
} 7N&3FER  
EuhF$L1  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: bvt-leA=  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) &e5^v  
{ oXu~9'm$  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); p?EEox  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); vLVSZX  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; Ktj(&/~}  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 1aXIhk4  
factoryDllName).Unwrap(); DR#3njjEC  
IMedia media = factory.CreateMedia();  M}_M_  
media.Play(); 0nF>zOmc  
} BbXmT"@  
Ip1QVND  
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。 2}W6{T'  
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: ^/4 {\3  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ?,A8  fR  
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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