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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) |JTDwmR  
k]yv#Pa  
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。 Ir3|PehB  
一、传统过程化设计思想 /UiB1-*b  
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: tMr$N[@r  
public class MediaPlayer fl<j]{*v  
{   Y,d|b V*FH  
private void PlayMp3() PsI{y&.  
{ I7jIA>ZZi  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); RBOhV/f  
} )Tad]Hd"W  
UymhBh  
private void PlayWav() H^8t/h  
{ >2;KPV0H  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); J*]JH{  
} scR+F'M  
%)j^>W5  
public void Play(string audioType) juBzpQYj  
{   v{TISgZ  
  switch (audioType.ToLower()) _tVrLb7`s  
  { 8^"P'XQ  
    case ("mp3"): {m 5R=22^  
    PlayMp3(); }o9(Q8  
    break; Y'M}lv$sa  
    case ("wav"): qf6}\0   
    PlayWav(); 3 Ho<4_I,  
    break;       zj9aaZ}  
  }   NI% ()  
} RBM4_L  
} .=-K7.X.)  
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。 J0"<}"  
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。 3RTraF  
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! eA(c{  
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。 DV!) n 6  
二、面向对象设计思想 K# dV.  
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! f; 1C)  
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: ;qT7BUh(%  
public class MP3 jNA^ (|:  
{ N2^B  
public void Play() mME a*9P  
{ *"D8E^9  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); "m:4e`_dz  
} ndIU0kq3  
} W+0VrH 0F  
 Gp/yr  
public class WAV l;dZJ_Ut$  
{ bLysUj5[5  
public void Play() fscAG\>8  
{ *X K9-%3  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); C  +%&!Q  
} >"Z^8J  
} lr[a~ca\  
;y7V-sf  
Public class MediaPlayer E Cx_ [|3{  
{ oA kF  
  switch (audioType.ToLower()) ?5#Ng,8iT  
  { 6.Nu[-?  
    case ("mp3"): -k p~p e*T  
        MP3 m = new MP3(); Q/6T?{\U7  
    m.Play(); AC=cz!3iB  
    break; ei;wT  
    case ("wav"): jK#y7E  
    WAV w = new WAV(); ^CTgo,uf6H  
w.Play(); v.)'b e*u  
    break;       e0HG"z4  
  } ?#xNz=V  
}   p#O#M N*  
  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。 >\K<q>*  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) y UQ;tTI  
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。 %|Gi'-'|b$  
public class AudioMedia a2UER1Yp"  
{ b]~X U  
public void Play() jt tlzCDn  
{ ~*Ve>4  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); q#I/N$F  
} {O#=%o[  
} a<sE dp  
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)。 b=-<4Vu*\  
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: 1[J&^@t[h6  
public abstract class AudioMedia R+gh 2 6e  
{ k\Oy\z@  
public abstract void Play(); 29 u"\f a  
} Hy|$7]1  
R8Lp8!F'  
public class MP3:AudioMedia i+Px &9o<9  
{ Mmbb}(<  
public override void Play() w@X<</`  
{ }Nl-3I.S^  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); zkI\ji  
} "2 ma]Ps  
} N|z-s  
JE9|;A  
public class WAV:AudioMedia hBz~FB];&  
{ WY?(C@>s  
public override void Play() h;^h[q1'  
{ 4cr >sz  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); +T [0r  
} V(=~p[  
} k^p|H:  
r{#od 7;  
public class MediaPlayer ' ,a'r.HJH  
{   g>_6O[;t%  
  //根据需要完成任务的单向分派 ,@khV  
public void Play(AudioMedia media) 8QE0J$d5  
{   6QLWF @  
  media.Play(); Ii,e=RG>  
} w-AF5%gX  
} $s/N;E!t  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 :tedtV ~  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 q<@f3[A  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: ?>1AT ==wI  
public abstract class VideoMedia KR^lmN  
{ fS>W-  
public abstract void Play(); {e/12q  
} .YYiUA-i9n  
{<\nl#}5S  
public class RM:VideoMedia HN7(-ml=B  
{ 6|V713\  
public override void Play() H2BD5  
{ U-QK   
  MessageBox.Show("Play the rm file."); jJQ6]ucwa  
} Pg{Dy>&2`I  
} Dq)V] Zx  
`wj<d>m  
public class MPEG:VideoMedia W&#Ps6)8  
{ "_WOt Jr  
public override void Play() }enm#0Ha  
{ qF C0$:z&  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); "#\\p~D/<  
} |=fa`8m G  
} i%w[v_j  
i eQQ{iGJH  
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。 8MqKS}\H  
  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: aqJ>l}{  
6yH(u}!.  
public interface IMedia 0aj4.H*%  
{ 8 SFw|   
void Play(); 6?\X)qBI  
} ?=$=c8xw  
f/+UD-@%m  
public abstract class AudioMedia:IMedia &(&5ao)5  
{ K@d,8[  
public abstract void Play(); o&WKk5$  
} H|@R+  
nG B jxhl  
public abstract class VideoMedia:IMedia [OTZ"XQLI  
{ c ow]qe6K  
public abstract void Play(); FH Hi/yh  
} 7Qoy~=E  
+,wCV2>\3  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Dq$co1eT  
public class MediaPlayer 9pY`_lxa>  
{   @)hrj2Jw  
public void Play(IMedia media) 8AX+s\N  
{   85fv])\y  
  media.Play(); '5V#sq;Z  
} X.YMb .\<  
} ;Xzay|  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 gp?|UMA9 .  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 fxR}a,a  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 n-%8RV  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) IQ9jTkW l  
{ vWM'}(  
IMedia media = null; QqS?-   
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Ku W$  
{ 9F*],#ng  
  case ("mp3"): [u=DAk?8  
    media = new MP3(); g;M\4o  
    break; #_zd`s3k  
        //其它类型略; 'yq'J)  
  case ("rm"): ]0g%)fuMf  
    media = new RM(); O8J:Tw}M*  
    break;   ;~Em,M"o  
  //其它类型略; e1k\:]6  
}  fK$N|r  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); FyZiiH4|  
player.Play(media); uy,ySBY  
} N,><,7!q$,  
Yg;g!~   
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 %;.|?gR  
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。 r|Y|u v0  
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。 328(W  
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。 ZSuMQ32  
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: `9Qr kkG+  
public interface IMediaFactory F:/R'0  
{ zXB]Bf3TH  
IMedia CreateMedia(); ta+'*@V +G  
} {-rK:*yP'u  
5L<}u` 0J  
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: Av*R(d=`  
public class MP3Factory:IMediaFactory yaf&SR@7k{  
{ kWfNgu$xK  
public IMedia CreateMedia() S.+)">buH  
{ cU25]V^{\  
  return new MP3(); ~Exd_c9  
} %iI0JF*E z  
} h^P>pI~  
//其它工厂略; B{ NKDkDH  
D PnKr/  
public class RMFactory:IMediaFactory z[Kxy1,  
{ SaEe7eHd  
public IMedia CreateMedia() u[U~`*i*rA  
{ 0k5Z l?  
  return new RM(); @hm %0L  
} F|V_i C+  
} #hd<5+$U}l  
//其它工厂略; Fm-W@  
N|Ua|^  
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。 |Xd[%W)  
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: ^V_acAuS^  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) /^uvY  
{ $2>tfKhtA  
IMediaFactory factory = null; X@9_ukdpu  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) M)EKS  
{ B0q![  
  //音频媒体 FEaf&'G]  
  case ("mp3"): nQ$N(2<Fe  
    factory = new MP3Factory(); mZ/B:)_  
    break; }%k"qW<Y  
  //视频媒体 6-KC[J^Xo  
case ("rm"): kOdS^-  
    factory = new RMFactory(); p6Z]oL q  
    break;   "mPa >`?  
  //其他类型略; VpV w:Rh>  
} -S,dG|  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); "apv)xdW  
player.Play(factory.CreateMedia()); FJU)AjS~  
} 5\4>H6  
2{V|  
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。 M;iaNL(  
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: {eZ j[*P  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) NXmj<azED  
{ RDqC$Gu  
IMediaFactory factory = null; -+PPz?0  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) bs`/k&'  
{     P)\f\yb  
  case ("mp3"): 8U(a&G6gn  
    factory = new MP3Factory(); { a_L /"7  
    break; yv:NH|,/y  
    //其他类型略; jU#%@d6!#  
  case ("rm"): <bjy<98LT  
    factory = new RMFactory(); 'P Yl%2  
    break;   3+$O#>  
  //其他类型略; cq=R  
} C=b5[, UCB  
IMedia media = factory.CreateMedia(); .XE]vo  
media.Play(); K5ph x  
} 7,zARWB!?  
W#[!8d35$  
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!/@*[Nhh  
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。 SMyg=B\x?7  
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。 ]@>|y2  
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: kWd'gftQ  
3^Zi/r  
<appSettings> YYHm0pc  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> pA'A<|)K0  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> bnGA.b  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Z-@}~#E  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> .D .Rn/  
</appSettings> L ~w=O!  
oK6lCGM5  
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: (PcK(C!}=\  
private void InitMediaType() 1m;*fs  
{ b6&NzUt34V  
cbbMediaType.Items.Clear(); aG_O N0g  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) RJwIN,&1.  
{ od*Z$Hb>'  
    cbbMediaType.Item.Add(key); j#t8Krd] "  
} 1Dp @n  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Qk.Q9@3W  
} 9zYiG3 d  
7G(f1Y  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: LG{inhbp  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 92]ZiL?k  
{ U?mf^'RE  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); $>"e\L4Kp  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 2 ?- 07g  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; h^+C)6(58n  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, RF~Ofi  
factoryDllName).Unwrap(); 0vuKGjK  
IMedia media = factory.CreateMedia(); yvd `nV  
media.Play(); h!G^dW.  
} S1^nC tSF  
kg: uGP9  
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。 9Ue7 ~"=  
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: /X^3=-{8  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 q)V1{B@  
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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