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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) 7cTk@Gq  
rcN 9.1  
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。 (u1m]WYL  
一、传统过程化设计思想 ~nY]o"8D  
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: }q[Bd  
public class MediaPlayer >BVoHt~;  
{   '{b1!nC;  
private void PlayMp3() s60 TxB  
{ L{fFC%|l2L  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); q_[G1&MC  
} I5ZqBB  
|> enp>  
private void PlayWav() 9KuD(EJS  
{ quxdG>8  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); t18$x "\4k  
} `3_lI~=eH  
CH#k(sy  
public void Play(string audioType) ec3<%+0f  
{   ;2xO`[#  
  switch (audioType.ToLower()) c1XX~8  
  { Af(WV>'  
    case ("mp3"): 5*-3? <)e  
    PlayMp3(); 7^6uG6  
    break; +9;2xya2  
    case ("wav"): fS&6  
    PlayWav(); sW@krBxMv  
    break;       6<76H  
  }   ~NcQ1.  
} aM3gRp51cj  
} BMyzjteS+  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 7:E!b=o#  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 K%5"u'  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! e^1uVN  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。  |a^U]  
二、面向对象设计思想 '@nbqM  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! f58?5(Dc|  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 2{|$T2?e  
public class MP3 V ~{fB~  
{ {R6HG{"IS6  
public void Play()  ;q>9W,jy  
{ zCaT tb|@  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); XzIx:J6  
} =n(3o$r(  
} TI|/u$SJ<Z  
PJ4(}a  
public class WAV }28=  
{ , E )|y4  
public void Play() #KlCZ~s  
{ [^YA=K hu  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 8+Llx  
} c3%@Wj:fo  
} "/{RhY<  
BqK(DH^9N  
Public class MediaPlayer !~i' -4]  
{ Z~  
  switch (audioType.ToLower()) 3>M&D20Z  
  { !U%T&?E l  
    case ("mp3"): :iWS\G^ U  
        MP3 m = new MP3(); fh8j2S9J  
    m.Play(); s"KJiQKGM  
    break; ,MPB/j^o5!  
    case ("wav"): Gbpw5n;e  
    WAV w = new WAV(); #]WqM1u  
w.Play(); *jq7X  
    break;       "_UdBG  
  } }n:?7  
}   >R,'5:Rw  
  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。 U&Wwyu:4i  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) g`^X#-!(  
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。 bBcp9C)iY  
public class AudioMedia &C<yfRDu  
{ !%(h2]MQ  
public void Play() Fh|#u:n  
{ SymwAS+  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ,i9Byx#TN  
} Ga>uFb}W~  
} K BE Ax3  
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;6]NCx D  
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: iRo.RU8>  
public abstract class AudioMedia ;h=*!7:  
{ k*rZ*sSp  
public abstract void Play(); Cs3^9m6;d  
} y;cUl, :v  
F'}'(t+oAm  
public class MP3:AudioMedia 7R.Q Ql  
{ .R*!aK  
public override void Play() "^j>tii  
{ r;>+)**@vl  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); X r63?N  
} BAj-akc f  
} k,F"-K+M  
}GMbBZ:nKK  
public class WAV:AudioMedia ^jB8Q  
{ %VJ85^B3  
public override void Play() lf<S_2i  
{ asiov[o;  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); fc=Patg  
} :#E*Y8-  
} .{KjEg 6  
eK_*2=;XRW  
public class MediaPlayer Qp,DL@mp>8  
{   `N//A}9  
  //根据需要完成任务的单向分派 cLa]D[H  
public void Play(AudioMedia media) Di_2Plo)4  
{   7tM9u5FF  
  media.Play(); sZWaV4  
} g>0XxjP4  
} 1LJuCI=~  
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)。 gJiK+&8I  
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。 sxKf&p;  
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: :AdDLpk3j  
public abstract class VideoMedia -~[9U,  
{ V"o7jsFH6n  
public abstract void Play(); <:FP4e "(  
} u=F+(NE"  
fA%z*\  
public class RM:VideoMedia 3ya1'qUC  
{ 5RH2"*8T  
public override void Play() >Iewx Gb>  
{ 6Tw#^;q-  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); =\#%j|9N9  
} X=JmF97  
} GDhE[of  
4D%9Rc0 G  
public class MPEG:VideoMedia anw}w !@U  
{ #PDf,^  
public override void Play() SKuIF*"! S  
{ Ab%;Z5$fr  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); EFuvp8^y  
} 4(neKr5\#  
} r)9Dy,  
f %lD08Sl  
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。 Sd/?&  
  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: "vYE+   
@l1  
public interface IMedia UtB6V)YI  
{ RgorkZlVM  
void Play(); l\AMl \  
} .?p\n7  
(BxJryXm  
public abstract class AudioMedia:IMedia +MbIB&fRCB  
{ 'bGX-C  
public abstract void Play(); > oA? 6x  
} l+V,DCE  
QVF]Ci_=  
public abstract class VideoMedia:IMedia "Td`AuP@,  
{ bPD`+: A_  
public abstract void Play(); 8(.mt/MR  
} k%wn0Erd  
Xtz-\v#0o'  
这样再更改MediaPlayer类的代码: P1b'%  
public class MediaPlayer pL1Q7&&c0  
{   6iEhsL&K  
public void Play(IMedia media) h mx= 35  
{   9][(Iu]h7  
  media.Play(); n,eJ$2!J  
} =cN&A_L(  
} id<:p*  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 IW8+_#d  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 7"7rmZ   
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 Q$obOEr2(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )%SkJ  
{ W3vi@kb]  
IMedia media = null; !3i Gz_y  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) mNf8kwr  
{ E3@QI?n^^  
  case ("mp3"): =.]l*6W V  
    media = new MP3(); [S.ZJUns  
    break; RsU3Gi_Zdz  
        //其它类型略; kt[:@Nda9  
  case ("rm"): I/VxZ8T  
    media = new RM(); Q'+MFld   
    break;   P o jmC  
  //其它类型略; %N;!+ ;F_g  
} Z3k(P  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); /vY_Y3k#  
player.Play(media); Zh5RwQNE~  
} 'Y$R~e^Y?  
`c/*H29  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 48|s$K^  
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。 O\K_q7iO6  
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。 :Ih|en^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。 N=:5eAza  
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: 0JgL2ayIVI  
public interface IMediaFactory `28};B>  
{ VIP7OHJh  
IMedia CreateMedia(); G*S|KH  
} @)kO=E d  
IchCACK  
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: hlu:=<B  
public class MP3Factory:IMediaFactory ug{R 3SS  
{ 7NC=*A~  
public IMedia CreateMedia() < B_Vc:Q  
{ 9ukg}_Hx  
  return new MP3(); D+ ~_TA  
} 1 )}=bhT  
} j8|g!>Nv  
//其它工厂略; =fm]Dl9h*  
hYQ_45Z*?  
public class RMFactory:IMediaFactory c4_`Ew^k  
{ TF2>4 p  
public IMedia CreateMedia() ?u4INZ0W  
{ 2=?tJ2E  
  return new RM(); ^:9$@ +a  
} `cx]e  
} yNm:[bOER  
//其它工厂略; Z5c~^jL$-  
Te2zK7:  
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。 Ladsw  
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: Xtwun  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) AamVms  
{ )CX4kPj  
IMediaFactory factory = null; 0y<wvLv2C  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 7W6cM%_B  
{ g}p;\o   
  //音频媒体 V\V)<BARe  
  case ("mp3"): iK?b~Q  
    factory = new MP3Factory(); "<}&GcJbz  
    break; J5h+s-'  
  //视频媒体 +A~\tK{  
case ("rm"): e4~>G?rM_  
    factory = new RMFactory(); +(uYwdcN  
    break;   #fj/~[Ajv  
  //其他类型略; 2F%W8Y 3  
} #W.vX?-'0  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); SXao|{?O  
player.Play(factory.CreateMedia()); p3/*fH98  
}  tpy>OT$  
Cf B.ZT  
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。 $3Z-)m  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: 7PR#(ftz  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) `h}q Eo`  
{ 9N%JP+<89  
IMediaFactory factory = null; j@Yi`a(sdm  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) \A `hj~  
{     JT fd#g?I  
  case ("mp3"): X(jVRr_m9  
    factory = new MP3Factory(); 2<mW\$  
    break; sH[ -W-  
    //其他类型略; [m+iQVk'  
  case ("rm"): @aQ1khEd  
    factory = new RMFactory(); _(m't n>   
    break;   c!8=lrT.  
  //其他类型略; 3~e8bcb  
} Le"oAA#[  
IMedia media = factory.CreateMedia(); dD<fn9t  
media.Play(); TO2c"7td  
} Mg#j3W}]  
"RVcA",  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 fC}R4f7C  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 u*  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 azjEq$<M  
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: y2O4I'/5<  
nUq<TJ  
<appSettings> [![%9'+P  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> c*d 9'}E  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> PpLU  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> [sW.CK= 3  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> +i\&6HGK;-  
</appSettings> Sx    
^\B :R,  
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: a?yMHb{F  
private void InitMediaType() yT{8d.Rh  
{ v#=`%]mL  
cbbMediaType.Items.Clear(); iR$<$P5  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) K^r)CCO  
{ 7u\*_mrv  
    cbbMediaType.Item.Add(key); VL9-NfeqR  
} Y^%T}yTtq  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ,3I^?5  
} $./bjV%  
Ifk#/d  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: s] /tYJYl  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 7VK}Dy/Vvn  
{ .oEmU+  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); [P |[vWO  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 1_$xSrwcF  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; I8OD$`~*U6  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, B12$I:x`  
factoryDllName).Unwrap(); C0=9K@FCb  
IMedia media = factory.CreateMedia(); y}C`&nW[=  
media.Play(); mVtXcP4b  
} e&eW|E  
xUF_1hY  
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。 RvJ['(-  
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: N8KQz_]9I  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 "l={)=R  
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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