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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) BDZB;DPb  
PCnE-$QH  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 XG ]yfux`  
一、传统过程化设计思想 ju8tNL,J  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: # 'G/&&<  
public class MediaPlayer ug[|'tR8  
{   rz+G]J  
private void PlayMp3() N kp>yVj  
{ @PuJre4!;L  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); gT-'#K2qT  
} bs U$mtW  
1C+Y|p?KA  
private void PlayWav() 6NJ"ty9Bp  
{ |$Dt6{h  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); :FwXoJc_+5  
} /Ik_U?$*  
6PT ,m  
public void Play(string audioType) `kIzT!HX  
{   G_zJuE$V  
  switch (audioType.ToLower()) o!L1Qrh  
  { `;WiTE)&)  
    case ("mp3"): Zoj.F  
    PlayMp3(); :gDIGBK,  
    break; 0trVmWQ8  
    case ("wav"): *#e%3N05_  
    PlayWav(); vn3<LQ]  
    break;       '#xxjhF^  
  }   Rct|"k_"Ys  
} UBuk-tq  
} ,WA7Kp9  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 1"A1bK  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 ,e( |,u  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! <`5>;Xn=  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 Tn2Z{.q$  
二、面向对象设计思想 g 'c4&Do  
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! F6h3M~uR  
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: /A}3kTp  
public class MP3 @=`Dw/13  
{ AuHOdiJ  
public void Play() z %{>d#rw  
{ G& cm5  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); =$Sf]L  
} 5tHv'@  
} (G<"nnjK  
K`* 8 *k{  
public class WAV ^ $Q',  
{ LW?] ~|  
public void Play() X'.}#R1  
{ pez*kU+9  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); xr?=gY3E;  
} 6#vD>@H  
} 0vmMNF  
n|lXBCY7K  
Public class MediaPlayer w7p%6m  
{ X<\^*{  
  switch (audioType.ToLower()) 9vCn^G%B  
  { l@Ma{*s6=5  
    case ("mp3"): [%;LZZgl  
        MP3 m = new MP3(); \2-!%i,  
    m.Play(); .3qaaXeH  
    break; [Av87!kJ!X  
    case ("wav"): OJ8W'"`L&  
    WAV w = new WAV(); 78#je=MDg  
w.Play(); flIdL,  
    break;       w;0NtV|  
  } S0/@y'q3en  
}   wfM$JYfI  
  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。 @!'Pr$`  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) c_}i(HQ  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 5!}xl9D  
public class AudioMedia :y!e6  
{ |4YDvDEJi  
public void Play() :N\*;>  
{ !cE>L~cza  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ?;,s=2  
} @YdS_W  
} 3m#v|52oj  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 Z66akr  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: r1EccY  
public abstract class AudioMedia w4:S>6X  
{ ]p(+m_F  
public abstract void Play(); n%I%Kbw  
} ! 1C3{  
s6OnHX\it7  
public class MP3:AudioMedia Im{50%Y  
{ Vi23pDZ5  
public override void Play() Wd~aSz9  
{ o;{  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); TU$/3fp*  
} 15r,_Gp8  
} hdW",Bf'  
Kpz>si?CL  
public class WAV:AudioMedia ) I 4d_]&  
{ Bt[`p\p@  
public override void Play() z!)_'A  
{ 3qiE#+dC  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); a-4'jT:  
} Ah='E$t  
} +Qt=N6>  
/>Tyiy]2uu  
public class MediaPlayer O;ZU{VY  
{   7]d396%  
  //根据需要完成任务的单向分派 6LL/wemq  
public void Play(AudioMedia media) ul/=1]1?  
{   m'KY;C  
  media.Play(); y1,L0v$=}  
} Z8(1QU,~2  
} = PcmJG]  
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)。 t@ #sKdv  
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。 %O%+TR7Z  
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: ED"@!M`1  
public abstract class VideoMedia <>A:Oi3^  
{ a k@0M[d  
public abstract void Play(); @j`_)Y\  
} oR5hMu;j+  
Z{EHV7  
public class RM:VideoMedia f*Xonb  
{ i?z3!`m  
public override void Play() Kw3fpNd  
{ ^-w:D  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ElZ'/l*\  
} /v: g' #n  
} r7c(/P^$G  
X |.'_6l.  
public class MPEG:VideoMedia Id *Gs>4U  
{ jx!)N>  
public override void Play() pB@8b$8(Z  
{ 'BpK(PlUh  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); pNcNU[c  
} L=iaL[zdJ  
} +)^F9LPl  
A5!j rSyv  
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。 :J@q Xa  
  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: muQH!Q  
`x lsvK>  
public interface IMedia Z=sy~6m+v  
{ $R2T)  
void Play(); im>Sxu@  
} ;tf1 #6{  
gd]vrW'wj  
public abstract class AudioMedia:IMedia qo}-m7  
{ XrYMv WT  
public abstract void Play(); S]KcAz(fX  
} @BbZ(cZ*  
d;Z<")  
public abstract class VideoMedia:IMedia >T%Jlj3ZG  
{ KM g`O3_16  
public abstract void Play(); =%znY`0b56  
} c ^G\w+_  
(?J6vK}S  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Cc0`Ylx~(  
public class MediaPlayer x1Q}B   
{   U u(ysN4`  
public void Play(IMedia media) K$\az%NE  
{   jj0@ez{3  
  media.Play(); ;9q3FuR  
} YPDc /  
} )-Zpr1kD  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 6TbDno/!'  
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。 F@kOj*5,[  
  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。 U# ueG  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) o{4ya jt  
{ tE]g*]o  
IMedia media = null; ,ZJI]Q=!  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) V2ypmkn 8&  
{ 'X_iiR8n@p  
  case ("mp3"):  @zEEX9U  
    media = new MP3(); Y$--Hp4   
    break; ?;0=>3p*0  
        //其它类型略; {p|OKf  
  case ("rm"): ]cc4+}L~  
    media = new RM(); |b;}' *  
    break;   ;*:d)'A  
  //其它类型略; HW|c -\tS  
} ZFOYYht  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); UG s <<  
player.Play(media); I.fV_ H^  
} ibl^A=  
Bg-C:Ok 2'  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 _c['_HC  
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。 }zj w\  
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。 r6Lb0PzMf  
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。 Ig'Y]%Z0  
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: K)]7e?:Wu  
public interface IMediaFactory S6 $S%$  
{ WVftLIJ  
IMedia CreateMedia(); r[eZV"  
} U_ V0  
8d-; ;V  
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: 25l6@7q.  
public class MP3Factory:IMediaFactory 1T%Y:0  
{ G#HbiVH9  
public IMedia CreateMedia() T73oW/.0X?  
{ ZF51|b  
  return new MP3(); .lb2`!'r&  
} f/Grem  
} V3$!`T}g4  
//其它工厂略; G`R Ed-Z[  
Fh? ;,Z  
public class RMFactory:IMediaFactory $ e+@9LNK  
{ "}\2zub9  
public IMedia CreateMedia() 5w gtc~  
{ Q#}} 1}Ja  
  return new RM(); Umm_FEU#]  
} %bt2^  
} MKJ9PcVi  
//其它工厂略; e=%7tK*  
(gNI6;P;}  
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。 %\}|&z6  
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: DHbLS3-  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  s+[_5n~  
{ q5BJsw  
IMediaFactory factory = null; TIW6v4  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Ar'}#6  
{ BgA\l+  
  //音频媒体 1HN_  
  case ("mp3"): DOkEWqM!  
    factory = new MP3Factory(); "ltvD\  
    break; =oluw|TCe7  
  //视频媒体  )"&-vg<  
case ("rm"): Z%`} `(  
    factory = new RMFactory(); Q[i;I bY  
    break;   x~$P.X7(~  
  //其他类型略; GLwL'C'591  
} CHdw>/5  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); N Rcg~Nu  
player.Play(factory.CreateMedia()); 9'3bzhT$  
} +DF<o U~  
`tVBV :4\  
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。 7V4 iPx  
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: a,d\< mx  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) Ki^m&P   
{ wC{ =o`v  
IMediaFactory factory = null; ~"gOq"y 5p  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 7Hf6$2Wh  
{     Sj+ gf~~  
  case ("mp3"): yZb@  
    factory = new MP3Factory(); bC$n+G>6k  
    break; XZV)4=5iSO  
    //其他类型略; /_*:  
  case ("rm"): q .tVNKy%  
    factory = new RMFactory(); w6Dysg:  
    break;   [^"e~  
  //其他类型略; L0UAS'hf  
} -njxc{b  
IMedia media = factory.CreateMedia(); vO]gj/SaT  
media.Play(); ,T|iA/c  
} oFoG+H"&7\  
~NpnRIt  
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。 n j; KnZ  
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。 n >xhT r<  
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。 V3yO_Iqa  
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@[$?^H  
x)BG%{h  
<appSettings> IB}.J,=  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> iFF/[P  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ~SV;"e2N.  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" />  *X*D, VY  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> +P~zn=  
</appSettings> To}L%)  
U(3LeS;mr  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: 0K7-i+\#  
private void InitMediaType() bkmX@+Pe  
{ 6du"^g  
cbbMediaType.Items.Clear(); s_zZ@azJ  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) }=?r`J+Ev;  
{ AW+4Vm_!l  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Cla Yy58v  
} p&Nw:S  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Kl(}s{YFn.  
} ]K XknEaxl  
0 v/+%%4}  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: d^ipf*aLC  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) A |NX"  
{ OTN"XKa$  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); U=Z@Ipu5T  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); %04>R'mN  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; Y +HVn0~qz  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, :eHh }  
factoryDllName).Unwrap(); \M:,Vg  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 4z#CkT  
media.Play(); pm5Yc@D  
} qbqJ1^!6R  
8 Sl[&  
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。 0<nKB}9  
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: YX^{lD1Jj  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 f,t[`0 va  
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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