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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) 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() -D N8Yb  
{ 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$SEv  
    case ("mp3"): /erN;Oo%<  
    PlayMp3(); Dy]I8_  
    break; zF@o2<cD@  
    case ("wav"): <W`#gn0b6  
    PlayWav(); 4\pWB90V  
    break;       RP 2_l$  
  }   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。 $B#6tk~u  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 b1gaj"]  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! \.f}W_OF  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 G/d4f?RU  
二、面向对象设计思想 Q|,B*b  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! K*IxUz(  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: l akp  
public class MP3 #Ei,(xiP  
{ &f>eQ S=(  
public void Play() l{:a1^[>y  
{ 8K;Y2 #  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Xt{*N-v\  
} 3;7q`  
} ]&ixhW  
7QVuc!V  
public class WAV Uz608u  
{ O<j PGU  
public void Play() {/ LZcz[  
{ WKr X,GF  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); rZojY}dWJ  
} 6cdMS[_SD(  
} FZ|CqD"#  
yoRU_%xA  
Public class MediaPlayer N7%TYs  
{ QN>7~=`  
  switch (audioType.ToLower()) rVtw-[p  
  { 6CC&Z>  
    case ("mp3"): -ZW3  
        MP3 m = new MP3(); .c^ ggy%  
    m.Play(); Uw/l>\  
    break; vBvNu<v7te  
    case ("wav"): 1AHx"e,;L  
    WAV w = new WAV(); g7CXlT0Q6  
w.Play(); /<&h@$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 J4 tcQ  
{ >p])it[q&$  
public abstract void Play(); 6  P`)%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@S eM;  
} 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 wV  
TGWdyIk  
public abstract class VideoMedia:IMedia D6=HYqdj  
{ BpT"~4oV5  
public abstract void Play(); hWGZd~L  
} Uh6mGL z*&  
=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(); 5LMj!)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; ]I XAucI]  
} eJf>"IF-  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); , ,{6m d  
player.Play(media); %<S7  
} -><QFJ  
O|(o8 VS  
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 QJM(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: {3 SdX  
public class MP3Factory:IMediaFactory {fElto   
{ )v-Cj_W5]"  
public IMedia CreateMedia() x#o?>5Qg?  
{ x?>!UqgkY  
  return new MP3(); P7Z<0Dt\}  
} o~}1 oN  
} 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$}  
{ ^OjvL6 A/p  
  return new RM(); <!hpfTz*  
} <dJIq"){  
} CMKhS,,o  
//其它工厂略; 2:/u2K  
7Ff?Ysr  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 Ahd\TH  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: x{QBMe`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) B^Bbso'{1  
{ I-,Xwj-  
IMediaFactory factory = null; \ j x0ZHR  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) I<9n(rA  
{ ){jqfkL  
  //音频媒体 J(&Gmk9&  
  case ("mp3"): S].Ft/+H  
    factory = new MP3Factory(); !}j,TPpG  
    break; "h`54 }0  
  //视频媒体 # s,Y% Bce  
case ("rm"): _p$"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) &s2#1  
{ 0K`ZX&K?W  
IMediaFactory factory = null; KWtu,~O_u  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Sn+FV+D  
{     u% r!?-z  
  case ("mp3"): f>?^uSpWH  
    factory = new MP3Factory(); L F8Pb;I  
    break; L;4[ k;5  
    //其他类型略; @\S]]oLn  
  case ("rm"): 1Q0%7zRirI  
    factory = new RMFactory(); ;7wwY$PBH  
    break;   $:PF9pY(  
  //其他类型略; nq),VPJi  
} IsWcz+1n  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ^#}dPGm  
media.Play(); [U% .Gi  
} rO5u~"v]  
1mY+0  
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。 0I(uddG3  
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。 ntDRlX  
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。 ;`;G/1]#9  
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: Z={D0`  
Zm`'MsgFr  
<appSettings> B#| Z`mZ  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> :Pj W:]  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> $^!a`Xr  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> u'#`yTB6b  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> uDpf2(>s  
</appSettings> %H 8A=  
|E"Xavi>  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: DN4fP-m-  
private void InitMediaType() E~rs11  
{ cZCGnzy  
cbbMediaType.Items.Clear(); ( [K2:n\  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) v; je<DT  
{ 9k714bnMLX  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 03P N{<  
} }C_G0'"F  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; }R7sj  
} j` [#Ij  
/UEV8 1  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: BUcaj.S  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 1}i&HIr!b  
{ Usa{J:  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Gr`MGQ,  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); fF8a 1XV  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集;  #a|6Q 8  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, N*_/@qM> a  
factoryDllName).Unwrap(); yS1b,cxz  
IMedia media = factory.CreateMedia(); HA$^ *qn  
media.Play(); zz7Y/653  
} 4iYgs-,  
|@T5$Xg]5  
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。 o(B<!ji~'  
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: J=f:\]@Oy  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 v_?s1+w  
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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