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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) 1ztL._Td  
8_yhV{  
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。 /_yJ;l/K  
一、传统过程化设计思想 ma__LWKM,  
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: ;JQ:S~K9  
public class MediaPlayer Fp3NWvu  
{   i7N|p9O.  
private void PlayMp3() PNNY_t +I  
{ l_Ee us  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 46 p%y  
} kkvG=  
re\pE2&B  
private void PlayWav() ){~]-VK  
{ uvbXsO"z]]  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); IEbk_-h[  
} QQ1|]/)  
}q-*Ls~  
public void Play(string audioType) t|/{oAj  
{   <$H-/~Y  
  switch (audioType.ToLower()) h!>K[*  
  { ((Jiv=%  
    case ("mp3"): tQTVP2:Y  
    PlayMp3(); @Kl'0>U  
    break; g!<=NVhYt  
    case ("wav"): sr|afqjXD  
    PlayWav(); gHL v zm  
    break;       ,\2w+L5TD  
  }   S.i CkX  
} 1MVzu7  
} k;)t}7(  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 1$A7BP  
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。 ;ty08D/  
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! o8Q+hZB}A  
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。  9hbn<Y  
二、面向对象设计思想 'h]sq {  
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! qj$6/V|D  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 9/LnO'&-  
public class MP3 oM<Y o%n  
{ R:[IH2F s  
public void Play() LBCat=d<  
{ R WfC2$z  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); O4l]Q  
} CVa?L"lK  
}  xRTr@  
~a5-xWEZ  
public class WAV ggP#2I\  
{ cz{5-;$9Z  
public void Play() X3# AYn,  
{ i,3[0*ge  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ` D9sEt_/  
} -JMlk:~  
} ..Dr?#Cr  
6/4?x)l3-  
Public class MediaPlayer Hea76P5$P+  
{ w%Bo7 'o)V  
  switch (audioType.ToLower()) _,G^#$pH  
  { 7UVhyrl  
    case ("mp3"): i wFI lJ@  
        MP3 m = new MP3(); FxK2 1  
    m.Play(); =o<iBbK#|  
    break; O)Wc\-  
    case ("wav"): 'K8emt$d+  
    WAV w = new WAV(); o 5;V=8T;  
w.Play(); 2u=Nb0  
    break;       _7^4sR8=  
  } Da@H^  
}   kN'.e*  
  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。 4ne95_i  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Z'@a@Y+  
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。 Z2.S:y.  
public class AudioMedia v[}g+3a  
{ AVR=\ qR  
public void Play() sz?/4tY  
{ -weCdTY`X  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); c}l?x \/  
} PrZs@ Y  
} L<` p;?   
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)。 _$f XK  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: ;FI"N@z  
public abstract class AudioMedia *pOdM0AE  
{ H:x{qS4Si  
public abstract void Play(); jQ 'r};;  
} LYV\|a{Y  
tt%lDr1A)  
public class MP3:AudioMedia %YhM?jMW  
{ 4?vTuZ/ M  
public override void Play() ^Hplrwj}  
{ >bo_  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); XoO#{7a  
} )q>mt/,  
} *w/})Y3^  
F(5(cr 7K  
public class WAV:AudioMedia 4XCy>;4u  
{ m%[Ul@!V  
public override void Play() RqenPM k  
{ LKx<hl$O  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); .0gF&>I}  
} 7E}.P1  
} 7/:C[J4GTN  
#*"5F*  
public class MediaPlayer G[[hC[}I  
{   lJR  
  //根据需要完成任务的单向分派 10C,\  
public void Play(AudioMedia media) {~lVe GBp  
{   SCUsDr+.  
  media.Play(); UF$JVb  
} ];n3H~2  
} /@!%/Kl  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 I<["ko,t@?  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 ,$xV&w8f\"  
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: {imz1g;  
public abstract class VideoMedia {okx*]PIc  
{ K< ;I*cAX  
public abstract void Play(); Xc!0'P0T  
} v"po}K  
:|P[u+v  
public class RM:VideoMedia ioZ{2kK  
{ [J`%i U  
public override void Play() z3\WcW7|  
{ u3Qm"?$`  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); )nI}KQJ<  
} E5H0Yo.Wi  
} }K8W%h<3S  
+Ui @3Q  
public class MPEG:VideoMedia 2^\67@9  
{ )rqb<O  
public override void Play() M$O*@])  
{ M`~UH\  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); [nx OGa2  
} 2Gw2k8g&  
} f <,E  
D (>,#F  
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。 ?hXeZB+b4  
  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: VN5UJ!$?J  
6w )mo)<X  
public interface IMedia )C@O7m*.4  
{ nNN~Z'bG  
void Play(); e)#O-y  
} 7jZE(|G-  
mHiV};$  
public abstract class AudioMedia:IMedia Rfk8trD B  
{ _ yu d  
public abstract void Play(); T@S\:P  
} C'_^DPzj  
(iT?uMRz  
public abstract class VideoMedia:IMedia NQFMExg,  
{ ^uDNArDmj5  
public abstract void Play(); T&ECGF;Y/  
} C`++r>  
 wh A  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 3>+9Rru  
public class MediaPlayer FK^JCs^  
{   >`3wEJ"<  
public void Play(IMedia media) e Qz_,vTk  
{   4dB6cg  
  media.Play(); 06Irx^n  
} $wQkTx  
} oC~8h8"l  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 (F<VcB  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 ~"Kf+eFi  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 CSA.6uIT  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) &7}\mnhB  
{ :c vZk|b%  
IMedia media = null; &V$qIvN$  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) qG=>eRR  
{ B;3lF ;3`  
  case ("mp3"): fpDx)lQ  
    media = new MP3(); sW53g$`v  
    break; Y/3CB  
        //其它类型略; nO ^m  
  case ("rm"): RW?F{Jy{  
    media = new RM();  wfecM(  
    break;   uA'S8b%C  
  //其它类型略; DR d|m<Z  
} TIs~?wb$  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); o|tq&&! <  
player.Play(media); yR`X3.:*]  
} L7gZ4Hu=`  
s!vvAD;\  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 xb N)z  
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。 P  -O& X  
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。 xla64Qld  
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。 +*O$]Hh  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: aB=&XGV9  
public interface IMediaFactory o~aK[   
{ Q)n6.%V/e  
IMedia CreateMedia(); #|ppW fZQ  
} CQ4MQ<BJ.  
s>RtCw3,  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: rx$B(z(c  
public class MP3Factory:IMediaFactory ja<!_^h=At  
{ \!+#9sq0  
public IMedia CreateMedia() E`"<t:RzF  
{ v$P<:M M  
  return new MP3(); EJ%Kr$51K  
} ,y>%m;jL  
} oHW:s96e  
//其它工厂略; zZhAH('fG  
! H^,p$`[i  
public class RMFactory:IMediaFactory BE#s@-zR=p  
{ Q^B !^_M  
public IMedia CreateMedia() 9{A[n}  
{ )P>}uK;  
  return new RM(); ;Nd,K C0k  
} ;cFlZGw   
} fMRv:kNAt  
//其它工厂略; 7,.3'cCL^  
}.L\O]~{  
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。 hHu?%f*  
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: <r8sZrY  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) JKXb$  
{ ,>AA2@6zMT  
IMediaFactory factory = null; =k{ n! e  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) :vsF4  
{ +s`HTf  
  //音频媒体 k|r+/gIV  
  case ("mp3"): J%:D%=9 )  
    factory = new MP3Factory(); <%SG <|t  
    break; w[/_o,R  
  //视频媒体 #},4m  
case ("rm"): mBQp#-1\  
    factory = new RMFactory(); }Qqi013E L  
    break;   .?Pghqq.  
  //其他类型略; k;fy8  
} 8+?|4'\`  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Rg3cqe#O/  
player.Play(factory.CreateMedia()); G2,9$8qE  
} tn\PxT  
8iIz!l%O  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 >$g+Gx\v4  
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: G]$.bq[v  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) .*x |TPv{  
{ ZJod=^T  
IMediaFactory factory = null; #C`IfP./  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ,P T5-9 m  
{     CZ~%qPwDw  
  case ("mp3"): p bT sn  
    factory = new MP3Factory(); Y~fa=R{W  
    break; 5TB==Fj ?  
    //其他类型略; Vi5&%/Y  
  case ("rm"): (TF;+FRW  
    factory = new RMFactory(); {0ozpE*(  
    break;   `Cv@16  
  //其他类型略; tw*n+{]hi  
} zNo(|;19  
IMedia media = factory.CreateMedia(); _ l$1@  
media.Play(); sZ7RiH +I  
} GQvJj4LJp  
w<o#/J9  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 g:&V9~FR  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 \U\k$ (  
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。 ;V:Cf/@@R  
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: KD*q|?Z  
A:JW Ux  
<appSettings> flr&+=1?D  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> d=$1Z. ]  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> q@6Je(H  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> J_tI]?jrU  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> .15^c+j  
</appSettings> OZc.Rtgc  
M9J^;3Lrh  
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: )tB1jcI;  
private void InitMediaType() z!0 }Kj  
{ "?Mf%u1R  
cbbMediaType.Items.Clear(); j\^ u_D  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) I,Z'ed..  
{ {R{Io|   
    cbbMediaType.Item.Add(key); ]di9dLT  
} |-'.\)7:  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; J]=2] oI2  
} *K}j>A  
: ~R:[T2P  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: J@4,@+X  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) CNRiK;nQ  
{ lDd8dT-Q.  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); VJ'bS9/T  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 1qgzb  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; UN"U#Si)  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, .}6Mj]7?i  
factoryDllName).Unwrap(); }F;Nh7?  
IMedia media = factory.CreateMedia(); _hy<11S;  
media.Play(); i)[8dv  
} R{hq1-  
?4 &C)[^  
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。 nRL2Z5iO-  
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: ^9zFAY.|  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 "k%B;!We)  
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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