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 ^ $Q',
{ LW?] ~|
public void Play() X'.}#R1
{ pez*kU+9
MessageBox.Show("Play the wav file."); xr?=gY3E;
} 6#vD>@H
} 0vmMNF
n|lXBCY7K
Public class MediaPlayer w7p%6m
{ X<\^*{
switch (audioType.ToLower()) 9vCn^G%B
{ l@Ma{*s6=5
case ("mp3"): [%;LZZgl
MP3 m = new MP3(); \2-!%i,
m.Play(); .3qaaXeH
break; [Av87!kJ!X
case ("wav"): OJ8W'"`L&
WAV w = new WAV(); 78#j e=MDg
w.Play(); flIdL,
break; w;0NtV|
} S0/@y'q3en
} wfM$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."); El Z'/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!jrSyv
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
{ $R2T)
void Play(); im>Sxu@
} ;tf1#6{
gd]vrW'wj
public abstract class AudioMedia:IMedia qo}-m7
{ XrYMv
WT
public abstract void Play(); S]KcAz( fX
} @BbZ(cZ*
d;Z<")
public abstract class VideoMedia:IMedia >T%Jlj3ZG
{ KM g`O3_16
public abstract void Play(); =%znY`0b56
} c ^G\w+_
(?J6vK}S
这样再更改MediaPlayer类的代码: Cc0`Y lx~(
public class MediaPlayer x1Q}B
{ U
u(ysN4`
public void Play(IMedia media) K$\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()) V2ypmkn8&
{ 'X_iiR8n@p
case ("mp3"): @z EEX9U
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:Ok2'
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。 %\}|&