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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) 1| DI'e[X  
S(l^TF  
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。 \gpKQt0  
一、传统过程化设计思想 |\t_I~de  
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: 0=&]!WRT  
public class MediaPlayer l/LUwDI{  
{   H#E0S>Jw|  
private void PlayMp3() Nl _Jp:8s  
{  P_g  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); |0-L08DW  
} $49tV?q5  
} _z~:{Y  
private void PlayWav() !ZW0yCwLQ  
{ nE84W$\  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 9qA_5x%"%u  
} }=FQKqtC  
fHi+PEbR  
public void Play(string audioType) jXf-+ ;ZQ  
{   W+X zU"l  
  switch (audioType.ToLower()) f?6=H^_>  
  { bX1ip2X lk  
    case ("mp3"): FC#Q tu~J  
    PlayMp3(); }I]q$3 .  
    break; =fPO0Ot;  
    case ("wav"): DJ^JUVi  
    PlayWav(); (k~c]N)v  
    break;       R?Qou!*]  
  }   Kw|`y %~  
} ZlzFmNe60  
} 76/%Py|  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 aXagiz\;  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 Wwz{98,K  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! (x@"Dp=MZW  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 =[&Jxy>Y  
二、面向对象设计思想 </QSMs  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! .9ne'Ta  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: *#_jTwQe  
public class MP3 S0`*  
{ MNzq}(p  
public void Play() ",m5}mk:4  
{ xT/&'$@{)  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); W+E2({  
} &AVi4zV  
} qz&)|~,\C  
0% /M& N  
public class WAV "oQ@.]-#  
{ ZSNg^)cN  
public void Play() P}jr 8Z  
{ N.?Wev{  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ~nQb;Bdh%  
} ~08v]j q  
} p=zm_+=  
m 78PQx H  
Public class MediaPlayer n|.;g!QDA  
{ C0M{zGT>}  
  switch (audioType.ToLower()) ]{hfM  
  { ]nh)FMo  
    case ("mp3"): uRIr,U^  
        MP3 m = new MP3(); ]+8,@%="  
    m.Play(); e+mD$(h  
    break; 809-p_)B  
    case ("wav"): kAoai|m@R  
    WAV w = new WAV(); R/W&~t  
w.Play(); q3:tZoeXV  
    break;       !`gg$9  
  } ` T!O )5  
}   ^RyrUb  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ,x/j&S9!  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) "'Q:%_;  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 ]x|sT Kv2  
public class AudioMedia @."R9s  
{ /%)J+K)  
public void Play() ~VKw%WK  
{ `PL!>oa(8  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); QS_u<B  
} o,-@vp  
} GCoqKE  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 ])`F$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: H4N==o  
public abstract class AudioMedia = U5)m  
{ ?2M15Q  
public abstract void Play(); ?=,tcN  
} 8HzEH-J   
^6`U0|5mRX  
public class MP3:AudioMedia l},%g%}iMU  
{ p82qFzq#  
public override void Play() i=ba=-"Mt  
{ ]O[f#lG  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); sYz:(hZS  
} ]mp.KvB  
} __QT lj  
y!#1A?|k  
public class WAV:AudioMedia Umqm5*P(  
{ #ua#$&p  
public override void Play() ?@nu]~  
{ *VH1(E`hl  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 0ode&dB  
} C8?/$1|RL  
} +#W5Qb}VR  
mUjA9[@   
public class MediaPlayer  oDC3AK&  
{   VbN]z:  
  //根据需要完成任务的单向分派 p"T4;QBxQ  
public void Play(AudioMedia media) ZA!vxQ?P,  
{   Q~9:}_@  
  media.Play(); v1} $FmHL"  
} _]\mh,}  
} ,=mn*  
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)。 43eGfp'  
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。 gnv4.f:  
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: [L8gG.wy  
public abstract class VideoMedia 3laSPih[.  
{ PtHT>  
public abstract void Play(); u$0>K,f  
} 8S0)_L#S  
w4OVfTlN  
public class RM:VideoMedia K46\Rm_:B;  
{ .JzO f[g5  
public override void Play()  np~oF  
{ 6ul34\;  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); I=1tf;Bsi  
} AOTI&v  
} Ei#"r\q j_  
m,pDjf  
public class MPEG:VideoMedia $oNkE  
{ !v^D j']  
public override void Play() K1Tzy=Z9j  
{ os>|LPv4  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 9TF[uC)-2  
} DI*xf Kt  
} 8]0^OSS  
rO-Tr  
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。 }p#S;JZRu+  
  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: (\Dd9a8V-  
.G^ .kg ,  
public interface IMedia Cc=`:ED+  
{ 9 Hm!B )Y  
void Play(); bC&_OU:  
} U $+rlw}  
l_8t[  
public abstract class AudioMedia:IMedia s?=J#WV1y  
{ ,3^N_>d$W  
public abstract void Play(); Tj>~#~  
} i$ Zhk1  
Xdjxt?*  
public abstract class VideoMedia:IMedia *bZV4}  
{ !D1F4v[c=  
public abstract void Play(); ?^yZVmAo]  
} N%`ikdaTd  
gSP|;Gy  
这样再更改MediaPlayer类的代码: xbIxtZm  
public class MediaPlayer 2lGq6Au:  
{   }C)   
public void Play(IMedia media) s|q B;  
{   N&=,)d~M  
  media.Play(); 1{DHlyA6g  
} )9Jt550(  
} aeSXHd?+(  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 4Jw0m#UN1  
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。 =6? 3c\  
  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。 #j@Su )+  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 0|d%@  
{ qwnC{  
IMedia media = null; 9#1lxT4%  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) cP(/+ /9  
{ BM:je(*p  
  case ("mp3"): o\2#o5#  
    media = new MP3(); ];IUiS1  
    break; KSLyU1W  
        //其它类型略; p#3P`I>ZrT  
  case ("rm"): lGs fs(  
    media = new RM(); %[RLc[pB  
    break;   pTcm2-J  
  //其它类型略; wJ+"JQY.J+  
} TVKuvKH8U  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 5 J 0  
player.Play(media); [ h%ci3  
} *!Xhy87%Z)  
iX~V(~v  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 O"Ar3>   
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。 0e3 aWn  
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。 C#(4>'  
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。 V" I+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: xAsbP$J:  
public interface IMediaFactory Ww@R ewo  
{ zX(p\NU  
IMedia CreateMedia(); X1$0'u sS  
} :eDwkzlHH  
H+-9R  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: 8W#whK2El  
public class MP3Factory:IMediaFactory (0^u  
{ :)bm+xWFF  
public IMedia CreateMedia() is`le}$^y  
{ 5y@JMQSO  
  return new MP3(); Uw4KdC  
} aA=qel  
} "]`!#5j^WP  
//其它工厂略; <1V!-D4xu  
y&B~UeB:q  
public class RMFactory:IMediaFactory i9W@$I,f  
{ a&|aK+^8;  
public IMedia CreateMedia() 6EJ,czt(  
{ C 2FewsRz  
  return new RM(); OZ0q6"  
} h@/c76}f6p  
} |UE&M3S  
//其它工厂略; ,D>$N3;  
jFnq{L t  
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。 9V("K  
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: ~- JkuRJ\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) lY0^Z  
{ &R>x;&Gj  
IMediaFactory factory = null; b=.Ikt+y  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) mM1\s>o  
{ D.4=4"qMi  
  //音频媒体 #~ UG9@a  
  case ("mp3"): 9 *Q/3|   
    factory = new MP3Factory(); b4i=eI8  
    break; ^#p S u  
  //视频媒体 * r$(lf  
case ("rm"): StA5h+[m  
    factory = new RMFactory(); $ ^m_M.1  
    break;   JT,8/o  
  //其他类型略; \Ua"gS2L  
} 4mPCAA7  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Il>!C\hU  
player.Play(factory.CreateMedia()); } 5FdX3YR  
} \A Y7%>  
C4]vq+  
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 )fi9  
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: ^.M*pe  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /c8F]fkZ=  
{ T)qD}hl  
IMediaFactory factory = null; ~~]L!P  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) PL[7|_%  
{     1\TXb!OtL  
  case ("mp3"): kuqf(  
    factory = new MP3Factory(); RL SP?o2J  
    break; +m]$P,yMt  
    //其他类型略; bncIxxe  
  case ("rm"): ^LX1&yT@  
    factory = new RMFactory(); O#uTwnW  
    break;   H~e;S#3_v  
  //其他类型略; Y }aa6  
} :"|}oKT%mP  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ci <`*>l  
media.Play(); =4 36/O`K  
} sTU`@}}  
Z>{3t/`  
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。 7ae8nZ3&  
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。 z;x $tO  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 1nye.i~  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: &ScADmZP^d  
oyiEOC  
<appSettings> Jo1n>Mo-j  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> X~T"n<:a>  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 49E<`f0  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> wWQv]c%  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> SoI"a^fY  
</appSettings> Kzfa4C  
#%rXDGDS  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: rp (nGiI  
private void InitMediaType() c~K^ooS-  
{ PTXy:>]M  
cbbMediaType.Items.Clear(); TL U^ad#9E  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) _p"nR  
{ DP6M4  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 8A~5@  
} b7^VWX%  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Y.$ '<1  
} FY|.eY_7 {  
g@BQ!}_#5  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: J*vy-[w  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) |$`)d87,  
{ l\vtz5L  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Py3Xvudv  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); A]id*RtY  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; *tC]Z&5  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, :,X,!0pWRp  
factoryDllName).Unwrap(); (iXo\y`z  
IMedia media = factory.CreateMedia(); QqA~y$'ut  
media.Play(); "T|%F D&[  
} !/^i\)j>](  
*,A?lX,9A  
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。 t."hAvRL  
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: %"Q{|}  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 y w)q3zC  
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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