面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) Z/	bB
h  
 fu\s`W6f&  
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。   ;\b@)E}  
一、传统过程化设计思想 (fk5'  
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:  "-i#BjZl/  
public class MediaPlayer  yFIIX=NC  
{    2P~)I)3V  
  private void PlayMp3()  8<PKKDgbfd  
  {  E[Bo4?s&^  
    MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  k&s;	{|!  
  }  XQ;I,\m  
 ~a+NJ6e1  
  private void PlayWav()  <O857j  
  {  $Tl<V/  
    MessageBox.Show("Play the wav file.");  d!{7r7ob\  
  }  :\}U9QfCw  
 #1Z7R/  
  public void Play(string audioType)  ,-#GX{!  
  {      `<vxG4=62\  
    switch (audioType.ToLower())  we]>(|  
    {  o42`z>~  
      case ("mp3"):  H7IW"UkBR  
        PlayMp3();  {7#03 k  
        break;  x*8O*!ZZ  
      case ("wav"):  h
W.2p+  
        PlayWav();  6M><(1fT  
        break;          $-G`&oT  
    }      Lar	r}o=  
  }  Lx+`<<_dJ  
}  12gw#J/)9h  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 W,N L*($^  
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。 emWGIo  
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! q.oLmX  
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。 @FX{M..  
二、面向对象设计思想 %!W%#U0  
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! pieT'mA  
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: E	<@\>y.[  
public class MP3  .9	kyrlm  
{  h[U7!aM  
  public void Play()  j@P5(3r  
  {  O-GxUHwWr  
    MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  %Y',|+Arx  
  }  nm):SEkC  
}  !
zfFt;  
 %x2b0L\g  
public class WAV  )/%S=c  
{  84`rbL!M  
  public void Play()  
GXeAe}T  
  {  HF4Lqh'oco  
    MessageBox.Show("Play the wav file.");  XS/n>C  
  }  V*qY"[  
}  .uDM_	34  
 fv==Gu%{  
Public class MediaPlayer @36S}5Oa  
{ zh?4K*>.k  
    switch (audioType.ToLower())  v	($L  
    {  	iG-N  
      case ("mp3"):  C_-E4I
Z)  
              MP3 m = new MP3(); gM,	&Spn   
        m.Play();  P6HGs?
*  
        break;  "L_-}BK  
      case ("wav"):  |cu`f{E2]  
        WAV w = new WAV(); oyQ0V94j  
w.Play();  /.ZaE+	  
        break;          'G
Y/Q5  
    }  U"x~Jb3]O  
}      -3k;u  
    现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 6Q$BUL}2?  
    2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) *gSO&O=  
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。  r<_2qICgP  
public class AudioMedia   x	u,htx  
{  [Yvsa,2  
  public void Play()   1ZNNsB	  
  {  FNJ!IkuR  
    MessageBox.Show("Play the AudioMedia file.");  !3x*k;0  
  }  ewQe/Fq  
}  3kw}CaZ6  
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)。 xMsGs  
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:  )Pa*+ew7  
public abstract class AudioMedia  ]wf|PU~nr  
{  u:5IjOb2^  
  public abstract void Play();  A\g%  
}  )[
b#g(Y(  
 wT%"5:  
public class MP3:AudioMedia   A;t
zRe  
{  uQ1jwYK`7  
  public override void Play()  -$L(y@%X^  
  {  uN(b.5y  
    MessageBox.Show("Play the mp3 file.");  L]>4Nd  
  }  d#7]hF  
}  w`Xg%*]}  
 d5' 
)6  
public class WAV:AudioMedia  AA.Ys89V  
{  x\]z j!  
  public override void Play()  4tnjXP8  
  {  `:3&@.{T(  
    MessageBox.Show("Play the wav file.");  oek	#^:pF  
  }  bQV("~#  
}  xXPUrv5zO  
 "cQvd(kug  
public class MediaPlayer  xH@'H?  
{    tx)OJY  
    //根据需要完成任务的单向分派 G{O\)gf  
  public void Play(AudioMedia media)  MC6)=0:KX  
  {      X\'E4  
    media.Play();  z.j4tc9F/5  
  }  j88=f#<  
}  3B -NYJa  
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)。  Kt6C43]7  
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。  #~*XDWvIS~  
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:  1W0.Ufl)  
public abstract class VideoMedia  sSy$(%  
{  \N yr=<c  
  public abstract void Play();  NkoofhZ  
}  W/a,.M  
 7y>(H<^>  
public class RM:VideoMedia  +i4P,Lp  
{  $>(9~Yh0  
  public override void Play()  G V=OKf#  
  {  1V0sl0i4  
    MessageBox.Show("Play the rm file.");  A{1
\f*  
  }  Ri[S<GOMii  
}  e@yx}:]h  
 )5'rw<:="  
public class MPEG:VideoMedia  H8sK}1.  
{  ,b4~!V  
  public override void Play()  3Cd<p[%3#,  
  {  [xWEf#',	!  
    MessageBox.Show("Play the mpeg file.");  Tfr`?:yF  
  }  \d ui`F"Cc  
}  /Go>5B>  
 f!EOYowW  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。  avVmY|I  
    不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下:  wn{]#n=|l  
 /!-J53K  
public interface IMedia  ,Q+\h>I  
{  A	^-Z)0:  
  void Play();  yW{mK  
}  h&q=I.3O|?  
 e7lo!(>#  
public abstract class AudioMedia:IMedia  @OY1`EuO  
{  i<J^:7  
  public abstract void Play();  i'Wcf1I-=  
}  89db5Dx  
 L%k67>  
public abstract class VideoMedia:IMedia  98h	:X %  
{  R/Tj^lM  
  public abstract void Play();  cB_pyX9Z  
}  :wSJ-\'$  
 x<Iy<v7-  
这样再更改MediaPlayer类的代码:  uvR0TIF4  
public class MediaPlayer  87+.pM|t%  
{    F:M/z#:~  
  public void Play(IMedia media)  fJvr+4i4k  
  {      -*r [  
    media.Play();  (I>HWRH   
  }  prqyoCfq  
}  Y'2-yB  
    现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 F9F"	F  
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。  3>H2xh 3Y  
    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。  +jv}\Jt  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  G2=F8kL  
{  D8gQRQ  
  IMedia media = null;  3,%nkW  
  switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())  9)jo7,VM  
  {  Bl=nj.g  
    case ("mp3"):  ,n^TN{#  
        media = new MP3();  -e	&$,R>;  
        break;  #dHr&1(  
              //其它类型略; $		9S>I'  
    case ("rm"):  h\/^Aa0  
        media = new RM();  /L)?> tg  
        break;    \moZ6J  
    //其它类型略;  !p-'t]  
  }  ~wa%fM  
  MediaPlayer player = new MediaPlayer();  f%vHx,  
  player.Play(media);  l#tS.+B7  
}  "L ^TT2  
 UB5}i('L  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 jkZ_c!  
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。  >F,$;y52  
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。 OY+!aG@.  
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。 LQ~LB'L  
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:  ^xzE^"G6  
public interface IMediaFactory  qK<aZ%V  
{  MP6 \r  
  IMedia CreateMedia();  @=02  
}  x&QNP  
 /;zZnF\e  
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:  un.G6| S  
public class MP3Factory:IMediaFactory  =%Q\*xaR.W  
{  zNNzsT8na  
  public IMedia CreateMedia()  C<zx'lw!  
  {  s'R~r   
    return new MP3();  We[<BJo4  
  }  |3s.;wK  
}  
*K]>}  
//其它工厂略;  jK&
Nkp  
 iSnIBs9\  
public class RMFactory:IMediaFactory  7~nIaT  
{  ['/;'NhdlY  
  public IMedia CreateMedia()  'hxs((['\  
  {  (3)C_Z  
    return new RM();  '=KuJ0`nE9  
  }  Wpiv1GZ%c8  
}  NvXj6U*%  
//其它工厂略;  |U8>:DE l  
 +J\L4ri	k
  
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。  p*A^0DN'Fn  
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:  e}{8a9J<%_  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  ~,(0h:8  
{  113Z@F  
IMediaFactory factory = null;  N{?Tm`""  
  switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())  43UJ#rF  
{  v]LFZI5  
    //音频媒体 fs]#/* RR  
    case ("mp3"):  .d<~a1k  
        factory = new MP3Factory();  P58\+9d_  
        break;  jrDz7AfA   
    //视频媒体 rU/-Wq`B  
case ("rm"):  4v	rm&k  
        factory = new RMFactory();  #R~">g:w  
        break;    S/#) :,YS  
    //其他类型略;  MAsWds`bpB  
  }  dbf^A1HI  
  MediaPlayer player = new MediaPlayer();  k+W  
  player.Play(factory.CreateMedia());  sg'Y4  
}  >=.ch5h3J)  
 
?K=	gg<  
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。 GM34-GH+  
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:  ~EM#Hc,  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  =Bcux8wA#6  
{  |U;w !0  
IMediaFactory factory = null;  gJWlWVeq$  
  switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower())  D'HL	/[@`  
  {        ` 4s#5g  
    case ("mp3"):  GV `idFd  
        factory = new MP3Factory();  &-EyM*:u!  
        break;  B`'}&6jr.  
        //其他类型略; Qs#9X=6e@  
    case ("rm"):  ?M*C*/R  
        factory = new RMFactory();  Hl4vLx@  
        break;    &F@tmM~  
    //其他类型略;   (hD	X4;4  
  }  e#76h;  
  IMedia media = factory.CreateMedia();  +lY\r + ;  
  media.Play();  :Su 5  
}  OF<[Nh\.  
 mI_ 6f~  
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。  ;ph+ZV  
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。 DYy@t^sC  
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。 `Z;B^Y0  
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:  ,d/CU  
 HQ-N!pf9  
<appSettings>  ];YglHH  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" />  "GIg|3  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" />  [4V|UvKz  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" />  VNOK>+   
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" />  VfJX<e=k  
</appSettings>  J.CZR[XF#  
 @E&X&F%  
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:  f4@#pnJ3po  
private void InitMediaType()  Q!BkS=H30K  
{  Q@3ld6y  
cbbMediaType.Items.Clear();  (AyRs7Dkn  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys)  hs -}:^S`  
{   X:zyzEhS  
        cbbMediaType.Item.Add(key);  N@%xLJF=N>  
}   	^qSf  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0;  qB`0^V  
}  (>)+;$Dr,\  
 %>x0*T$$  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件:  v]d?6g  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  I%VV4,I&pK  
{  IAt+S-q0  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower();  //4p1^%  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString();  ] BP^.N=  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集;  Bt`r6v;\  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, +wPvQKVfI  
factoryDllName).Unwrap(); Si%Eimiq  
IMedia media = factory.CreateMedia();  <)0LwkFtB  
media.Play();  fu7[8R"{  
}  XQJV.SVS  
 ~k:>Xo[|O  
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。 m-pIFL<^N  
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:  .,iw2:  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。  (t]R#2{  
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!