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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) ))we\I__8  
LqH?3):  
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。 Qr xO erp  
一、传统过程化设计思想 e>s.mH6A  
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: >LRaIU>  
public class MediaPlayer p-ii($~ }  
{   :EmMia-)J  
private void PlayMp3() !IrKou)/_  
{ d#$i/&gE  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); PSt|!GST  
} B3i=pcef  
I "+|cFq.  
private void PlayWav() n ;$}pg ~  
{ S@rsQ@PA  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Ij,?G*  
} }j5@\c48  
A'P}mrY  
public void Play(string audioType) ;z=C^'  
{   :/?R9JVI  
  switch (audioType.ToLower()) %PNm7s4x2  
  { Z6HkQ=A64  
    case ("mp3"): N"Nd$4  
    PlayMp3(); `5aypJf 1  
    break; (]# JpQ  
    case ("wav"): 0yEyt7 ~@  
    PlayWav(); d4rJ ?qw  
    break;       41_sSqq;^  
  }   Zm'::+ tl  
} c`[uQXv  
} Vu8-Cy>Q?  
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。 JT+lWhy  
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。 w6%CB E2  
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! I<o4l[--  
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。 XdXS^QA .s  
二、面向对象设计思想 rzY@H }u  
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! jjlCi<9CQ^  
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: !wufoK  
public class MP3 nJ`a1L{N  
{ ? Gu_UW  
public void Play() pHbguoH,  
{ lb XkZ,  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); iZqFVr&JF  
} tfU3 6PR  
} 6xQe!d3>s3  
XzwQ,+IAr  
public class WAV ^)K[1]"uM  
{ ?^A:~"~  
public void Play() 74N\G1  
{ [A/+tv  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 0BZOr-i  
} %^BOYvPx  
} )ejqE6'[  
wOl-iN=  
Public class MediaPlayer SCC/ <o  
{ _|#|mb4Fe  
  switch (audioType.ToLower()) n`2"(7Wj  
  { oN}j<6s  
    case ("mp3"): F n Rxc  
        MP3 m = new MP3(); N= q29JU  
    m.Play(); ?26[%%  
    break; 4'e8VI0  
    case ("wav"): L&k$4,Z9  
    WAV w = new WAV(); Cjb p-  
w.Play(); -5*;J&.  
    break;       2PW3 S{Dt  
  } 8o!^ZOmU<  
}   w3hL.Z,kV  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ~./u0E  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) @Bwl)G!|  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 n;Wf|>  
public class AudioMedia K#yH\fn8  
{ 87*[o  
public void Play() h$h`XBVZe;  
{ AR2+W^aM3  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); /{} ]Hu  
} 25KZe s)  
} VrP%4P+  
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)。 =!Cvu.~},  
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: "qp_*Y  
public abstract class AudioMedia c>k6i?u:X7  
{ LKG|S<s  
public abstract void Play(); FCAu%lvZT  
} |"*:ZSj  
Ct33S+y  
public class MP3:AudioMedia M:M<bz Vu  
{ ? +!?$h  
public override void Play() lO@Ba;x  
{ j<5R$^?U  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); #&gy@!a~  
} 4<HJD&@V  
} 6g&nnA  
,g.=vQm:?  
public class WAV:AudioMedia @~HD<K  
{ (]dZ+"O{  
public override void Play() ^9E(8DD  
{ D/>5\da+y  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); hQeZI+  
} ?Fw/c0  
} 9_$Odc%]  
34+}u,=  
public class MediaPlayer "+_0idpF  
{   EpMEA1=&  
  //根据需要完成任务的单向分派 lvffQ_t  
public void Play(AudioMedia media) s|oU$?eA  
{   7Kjq1zl;  
  media.Play(); aPgG+tu  
} bp_@e0  
} }(6k7{,Gw,  
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)。 d_hcv|%  
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。 HB:i0m2fJW  
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: %m`QnRX?D  
public abstract class VideoMedia W=:+f)D  
{ G}*B`m  
public abstract void Play(); =7> ~u  
} st>t~a|T  
;C%EF  
public class RM:VideoMedia `$HO`d@0*R  
{ ^DOcw@Z6HC  
public override void Play() p,/^x~m3a  
{ nm.d.A/]Z  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); .S;/v--F  
} RCr:2 Iz  
} ?0X.Ith^.  
t=#)3C`Q}  
public class MPEG:VideoMedia n66 _#X  
{ }z #8vE;  
public override void Play() !T)>q%@ai  
{ ua-p^X`w  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); mLO6`]p{H  
} ZWH`s  
} YzqhFFaj.  
4(]k=c1<  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 Qd&j~cG@  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: @,vSRns  
%qMk&1  
public interface IMedia =*I9qjla[?  
{ vbp)/I-h  
void Play(); AyDK-8a  
} *0@e_h  
v*pVcBY>  
public abstract class AudioMedia:IMedia  ar yr  
{ AyUVsIuPT=  
public abstract void Play(); ;A_QI>>  
} `/O_6PQ}  
LCt m@oN  
public abstract class VideoMedia:IMedia x8[8z^BV?e  
{ {<lV=0]  
public abstract void Play(); 'E9jv4E$n  
} ej~ /sO  
eM}Xn^}  
这样再更改MediaPlayer类的代码: _ i8}ld-  
public class MediaPlayer uB BE!w_  
{   4{TUoI6ii  
public void Play(IMedia media) (`&g  
{   qXW 5_iX  
  media.Play(); c72/e7gV  
} g?ft;kR6S  
} btOC\bUMfD  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ?^5x d1>E  
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。 j<[<qU:  
  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。 <}evOw2  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) BmZd,}{  
{ f`Nu]#i  
IMedia media = null; OP@PB|  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) B N=,>-O%  
{ ]du pU"VV  
  case ("mp3"): y(HR1v Q;Z  
    media = new MP3(); QL3%L8  
    break; $ _zdjzT  
        //其它类型略; BkcOsJIz  
  case ("rm"): U;_ ;_  
    media = new RM(); IzG7!K  
    break;   Ky+TgR  
  //其它类型略; \(Iy>L.  
} _.j KcDf  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ^vzNs>eJ  
player.Play(media); d(tq;2-  
} qVf~\H@  
GB0] |z5  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 a 3H S!/  
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[<Vj1n  
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。 | .PLfc;  
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。 W6Hiqu+  
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: +f+\uObi:  
public interface IMediaFactory >q`G?9d2  
{ SkY|.w.   
IMedia CreateMedia(); 7%X$6N-X  
} t{$t3>p-t  
T =:^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: yd2ouCUV  
public class MP3Factory:IMediaFactory +!X^E9ra  
{ C@K@TfK!M  
public IMedia CreateMedia() e|`&K"fnq  
{ 2D "mq~ V  
  return new MP3(); "kMpa]<c-6  
} ^CX~>j\(  
} h4V.$e<T&  
//其它工厂略; x.'O_7c0:  
DJeG  
public class RMFactory:IMediaFactory A w83@U  
{ zdr?1=  
public IMedia CreateMedia() 7[Y<5T]  
{ u ; I5n  
  return new RM(); mWtwp-  
} hd\iW7  
} t.NG ]ejZ  
//其它工厂略; BONM:(1  
gX);/;9mm+  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 ~dC^|  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: GeE|&popO  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) A\WgtM  
{ C0'Tua'  
IMediaFactory factory = null; S53[K/dZo  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) d"$ \fL  
{ DI+kO(S  
  //音频媒体 VaH#~!  
  case ("mp3"): I9_tD@s"(  
    factory = new MP3Factory(); ns@b0'IF]  
    break; ;gf^;%FK  
  //视频媒体 JrO2"S  
case ("rm"): UAa2oY&  
    factory = new RMFactory(); i4AmNRs  
    break;   X)`? P*[  
  //其他类型略; &AC-?R|Dp  
} X=-pNwO   
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); \3x,)~m  
player.Play(factory.CreateMedia()); 74QWGw`,  
} Rom|Bqo;  
-]HO8}-Rjs  
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。 C)Mh  
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: #AE'arT<  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 5WY..60K,  
{ 9J*m!-hOY  
IMediaFactory factory = null; % `\8z  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ]e 81O#t3  
{     Es1Yx\/:  
  case ("mp3"): \3Ys8umKq  
    factory = new MP3Factory(); L Ktr>u  
    break; 5{VrzzOK}  
    //其他类型略; u JGYXlLE  
  case ("rm"): HX?5O$<<N  
    factory = new RMFactory(); H"6:!;9,  
    break;   ewD61Y8-  
  //其他类型略; 76(&O  
} yin"+&<T  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Fod2KS;g  
media.Play(); 4>gk XfTF  
} <5G*#0gw  
2 ES .)pQ  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 q#F;GD  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 _"Y;E  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 O]90 F  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: P8piXG  
>DpnIWn  
<appSettings> e=QnGT*b5  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> Jx(%t<2  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> P%(pbG-X.  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> /EA4-#uw  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> JEGcZeq)  
</appSettings> W_ngB[  
gs7H9%j{U  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: >n{(2bcFs  
private void InitMediaType() :TxfkicN\  
{ eZk [6H  
cbbMediaType.Items.Clear(); W1iKn  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) v_En9~e^n  
{ |U>BXX P  
    cbbMediaType.Item.Add(key); SzMh}xDh2  
} 5JBenTt  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; rX)PN3TD  
} .YKQ6  
K3M<%  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: "n=`{~F  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) p3qlVE  
{ w%g@X6  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ==l p\  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); W -8<sv$b  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; p9y "0A|  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ]4@_KKP  
factoryDllName).Unwrap(); 0bVtku K;G  
IMedia media = factory.CreateMedia(); r*OSEzGUz  
media.Play(); j|A *rzL8  
} /#GX4&z  
/xWkP{  
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。 <}L`d(E@f  
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: P*BA  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 5rr7lw WZ  
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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