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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) 2>jk@~Z1:u  
iZTU]+z!  
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。 !W XV1S  
一、传统过程化设计思想 +~=a$xA[C  
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: jA "}\^%3  
public class MediaPlayer qz- tXc ,  
{   M XW1 :  
private void PlayMp3() h`U-{VIrqi  
{ 7bYwh8  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); JOuy_n  
} nHRsr x  
cPcH 8Vd  
private void PlayWav() i>S@C@~  
{ *Y8 5ev q  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); W(s5mX,Kv  
} 1*A^v  
@Yt394gA%\  
public void Play(string audioType) I{w(`[Nxw*  
{   C6c*y\O\7  
  switch (audioType.ToLower()) r?)1)?JnHe  
  { 6!i`\>I]  
    case ("mp3"): "PMJh3q  
    PlayMp3(); cKYvNM  
    break; 5H Cw%n9  
    case ("wav"): ,~7~ S"  
    PlayWav(); 0Fkr3x  
    break;       VMABj\yG  
  }   Uic  
} #i~P])%gNP  
} HB#!Dv&'  
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。 7Td 9mkO  
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。 .+(ED  
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! h,y_ ^cf  
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。 =WUNBav  
二、面向对象设计思想 HG /fp<[   
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! -pJ\_u/&%`  
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: :Y Ls]JI<  
public class MP3 , $!F,c  
{ M2V`|19Q  
public void Play() Qz=e'H  
{ Z>UM gu3c  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); P7>\j*U91{  
} O!>#q4&]  
} xVsI#`<a  
mm_)=Ipj>  
public class WAV XRV~yBIS  
{ AxEdQRGk  
public void Play() oM1C/=8   
{ F&`%L#s|  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); a{ke%W$*P  
} &W3srJo  
} fhn$~8[_A  
6  _V1s1F  
Public class MediaPlayer 'hu'}F{  
{ dB~A4pZa  
  switch (audioType.ToLower()) ;^JMX4[  
  { {|$kI`h,3-  
    case ("mp3"): cRs\()W  
        MP3 m = new MP3(); 3 }sy{Mx%9  
    m.Play(); fP 3eR>e  
    break; LRw-I.z  
    case ("wav"): B4HMs$>   
    WAV w = new WAV(); ,f%4xXI  
w.Play(); d_:f-  
    break;       @r<2]RXlc  
  } I] +OYWp  
}   J>+\a1{  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 6W:]'L4!  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的)  Hxy=J  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 tSni[,4Kq  
public class AudioMedia h:7\S\|8  
{ ;>/Mal  
public void Play() Gv]94$'J9  
{ <k3KCt  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); oNYFbZw  
} Vo[.^0  
} ;9#%E  
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*)mHSs2  
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: H/*slqL  
public abstract class AudioMedia o+{7"Na8[  
{ ^r<l#D,  
public abstract void Play(); &hZ.K"@7{  
} } PL{i  
[xb'73  
public class MP3:AudioMedia :RDk{^b)  
{ 5w~ 0Q  
public override void Play() 1fV)tvU$  
{ OZz/ip-!lc  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Zcw <USF8  
} {|0YcL  
} g`Q!5WK*  
89KFZ[.}]  
public class WAV:AudioMedia 3A0Qjj=  
{ CX2qtI8N?  
public override void Play() FQ 0 ;%Z  
{ d~6UJ=]@8  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ;FuST  
} (QojIdHt  
} 2^=.f?_YR  
Ll%}nti  
public class MediaPlayer ;P}007;  
{   X%og}Cfi  
  //根据需要完成任务的单向分派 sEKF  
public void Play(AudioMedia media) E:B<_  
{   !]fSS)\H  
  media.Play(); XR<g~&h  
} pKLNBR|  
} N_FjEZpX  
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)。 KRR)pT  
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。 [ns==gDD  
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: A!^r9?<  
public abstract class VideoMedia JbitRV@a  
{ f6\4 ,()  
public abstract void Play(); 'ahZ*@kr  
} mBB"e"o  
;*+H&  
public class RM:VideoMedia <e S+3,  
{ OXl0R{4  
public override void Play() MOytxl:R  
{ (["V( $  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); oO7)7$|1  
} ang~_Ec.  
} }Q\+w,pJgN  
YUTh*`1k<  
public class MPEG:VideoMedia \QG2V$  
{ +~:OUR*>  
public override void Play() CRiqY_gBf  
{ 2dB]Lw@s  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); K:VZ#U(_  
} h3GUFiZ.  
} M+j*5wNy  
8N |K   
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。 A5\ Hq  
  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: n _x+xVi%  
p/l">d]+  
public interface IMedia p)z#%BY56  
{ oLq N  
void Play(); '6g-]rE[  
} lu+KfKa  
j B1ZF#  
public abstract class AudioMedia:IMedia I#]pk!  
{ 6f t6;*,  
public abstract void Play(); >Y\?v-^~;  
} QX&Y6CC`]  
@KHY8y7  
public abstract class VideoMedia:IMedia o!&+ _BKw  
{ O0_RW`69  
public abstract void Play(); rR/{Yx4  
} '-XO;{,-R  
C CLc,r>)  
这样再更改MediaPlayer类的代码: f `}/^*D  
public class MediaPlayer U KTfLh  
{   1D!MXYgm1b  
public void Play(IMedia media) WjSu4   
{   @)!N{x?  
  media.Play(); l&kZ6lZ  
} &v;o }Q}E{  
} W1LR ,:$  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 5G`fVsb  
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。 R>5Xv%R  
  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。 IAN={";p  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ([^f1;ncm  
{ gLFTnMO  
IMedia media = null; JvP>[vb  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) <R~;|&o,$  
{ #, 1)@[  
  case ("mp3"): <u],R.S)  
    media = new MP3(); Bva2f:)K|  
    break; p&4n"hC  
        //其它类型略; <5#2^(  
  case ("rm"): xoGrXt9&  
    media = new RM(); ] O~$|Wk  
    break;   [~G1Rz\h  
  //其它类型略; &m\Uc  
} oSjYp(h:  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); "(dI/}  
player.Play(media); 8GjETq%}  
} LCzeE7x  
%.'oY%  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 |QR9#Iv  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 CvEIcm=t  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 .wlKl[lE2  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 vSv1FZu*  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: bR:hu}YS  
public interface IMediaFactory gNDMJ^`  
{ t. (6tL]  
IMedia CreateMedia(); p-w:l*-`  
} yOAC<<Tzus  
Mc(|+S@w'  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: nZ#u#V  
public class MP3Factory:IMediaFactory 3Z` wU  
{ 6V@_?a-K  
public IMedia CreateMedia() [f[Wz{Q#Y  
{ M"qS#*{  
  return new MP3(); iTT%_-X-  
} %""h:1/S  
} Gxxz4    
//其它工厂略; B(} 'yY@%u  
vM$hCV ~N  
public class RMFactory:IMediaFactory {^:NII]  
{ EQw7(r|v:  
public IMedia CreateMedia() u86@zlzd  
{ 28c6~*Te #  
  return new RM(); :qAX9T'{t  
} % -+7=x  
} O?"uM>r  
//其它工厂略; myqwU`s  
%3"U|Za+   
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。 .Y8P6_  
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: cq3Z}Cp  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) lk R^2P  
{ W!Hn`T   
IMediaFactory factory = null; TiG?r$6v%  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) @de0)AJG6  
{ 9 HlWoHuC  
  //音频媒体 >El]5M7h7  
  case ("mp3"): dV}]\ 8N  
    factory = new MP3Factory(); @0NWc c+  
    break; nII#uI /!q  
  //视频媒体 EwuRIe;D  
case ("rm"): /& c2y=/'C  
    factory = new RMFactory(); loE;q}^  
    break;   esQ`6i  
  //其他类型略; UWK|_RT6SA  
} D@ !r?E`  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); _IV!9 JL  
player.Play(factory.CreateMedia()); q"DHMZB  
} z}Us+>z+jc  
v]H9`s#,  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 utl-#Wwt/  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: #sg dMrVQ  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) "68X+!  
{ )l! `k  
IMediaFactory factory = null; >Bdh`Ot-!  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Uq{$j5p8  
{     @#-\ BQ;  
  case ("mp3"): -Lb7=98  
    factory = new MP3Factory(); v<<ATs%w  
    break; _g( aO70Zu  
    //其他类型略; wi+L 4v  
  case ("rm"): ~3Zz.!F  
    factory = new RMFactory(); nD]Mg T  
    break;   ("}C& 6)cB  
  //其他类型略; h+&iWb3;  
} ;cPPx`0$9  
IMedia media = factory.CreateMedia(); Y|J=72!]  
media.Play(); V}7)>i$A  
} mpVD;)?JmM  
%;= ?r*]  
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。 3;wiwN'  
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。 wPu.hVz  
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;Q*0%~  
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: ;(;~yB|NZ5  
TA:uB[Ji  
<appSettings> KhX)maQ  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> fE&s 6w&  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> Dv` "3  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> }aI>dHL  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> P/^@t+KC  
</appSettings> HY?#r]Ryt  
oOAkwc%)b  
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: v0=v1G*rvJ  
private void InitMediaType() c#1kg@q@  
{ ~RwoktO  
cbbMediaType.Items.Clear(); ^8]7  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) :F#^Q%-IS  
{ Q-#<{' (  
    cbbMediaType.Item.Add(key); #h U4gX,  
} , /jHhKW  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ?D_iib7  
} 1[#sHj$Na`  
1^V.L+0s]  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: [wiB1{/Ls.  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) UL#:!J/34  
{ 2Oyw#1tdn  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ["Tro;K#  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 1@|%{c&+9  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; m']$)Iqw  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, Bt5 P][<  
factoryDllName).Unwrap(); WPlf8* -fQ  
IMedia media = factory.CreateMedia(); /vi Ic %=  
media.Play(); ~Cw7.NA{3  
} A{k1MA<F6  
< 3*q) VT  
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。 S')DAx  
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: hA1B C3  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 6#K.n&=*  
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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