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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) Zuw?58RE\  
H N.3  
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。 q|v(Edt|_[  
一、传统过程化设计思想  y7$iOR  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: 1Lg-.-V  
public class MediaPlayer z[cyA.  
{   ld^=#]g  
private void PlayMp3() yI ld75S`  
{ <0QH<4  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 4 &_NJ\  
} 9P~\Mpk  
gOr%!QaF  
private void PlayWav() '{J&M|<A  
{ n%k!vJ)]  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); VsN pHQG]  
} <HJl2p N  
@*qz(h]\  
public void Play(string audioType) qnoNT%xazo  
{   CMCO}#  
  switch (audioType.ToLower()) PC[c/CoD  
  { A%^w^f  
    case ("mp3"): 8:#rA*Y  
    PlayMp3(); 1XnZy5fEo  
    break; +Wx{:  
    case ("wav"): :^fcC[$K  
    PlayWav(); RgGyoZ  
    break;       FI<q@HF  
  }   g=2Rqi5  
} Uv?|G%cD-  
} KLL;e/Gf  
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。 e+j)~RBnu3  
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。 U R%4@   
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! ]miy/V }5  
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。 TU GNq  
二、面向对象设计思想 Vm df8[5  
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! GG0R}',0  
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: m@Qt.4m%g  
public class MP3 r.T<j .\  
{ S_T1y  
public void Play() 5 gv/Pq&  
{ 24/XNSE,-  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); d5>H3D{49  
} z)xSN;x  
} A^RR@D  
E^rbcGJ  
public class WAV yY&3p1AxW]  
{ Qq@G\eRo  
public void Play() Q3 eM2i8Y  
{ r 3M1e+'fc  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); \y88d4zX  
} JGFt0He]  
} !bD@aVf?5  
shH~4<15  
Public class MediaPlayer q\q=PB6r  
{ /c$\X<b);  
  switch (audioType.ToLower()) {w8 NN-n  
  { LT~YFS  
    case ("mp3"): qA:#iJ8w  
        MP3 m = new MP3(); xEltwuDd?  
    m.Play(); S8l1"/?aHE  
    break; ~+H" -+  
    case ("wav"): 2iU7 0(H  
    WAV w = new WAV(); `?y<>m*  
w.Play(); *1'`"D~  
    break;       >?]_<:  
  } enTW0U}  
}   ;ml 3  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。  /q@ s  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) +'G0{;b  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 om3`[r[{  
public class AudioMedia XG@`ZJhU6  
{ gUAxyV  
public void Play() j.i#*tN//  
{ QI!F6pGF  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); +"ueq  
} M('d-Q{B7L  
} H2r8,|XL  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 ==H$zmK  
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: M|[ZpM+  
public abstract class AudioMedia G2#d $  
{ 3p*-tBOO  
public abstract void Play(); @cq`:_.[  
} i1oKrRv  
_Hd{sd#xX1  
public class MP3:AudioMedia kJ(A,s|  
{  y\F=ui  
public override void Play() FZH\Q~IUV  
{ +jqj6O@Tjr  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); .9|u QEL  
} ibdO*E  
} 33~qgK1>  
3|rn] yZ  
public class WAV:AudioMedia (shK  
{ DP7C?}(  
public override void Play() IC{F.2D  
{ y_}SK6{  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); *o' 4,+=am  
} ze'.Y%]  
} 0ZC,BS`D^  
l9/:FiJ_  
public class MediaPlayer \h3e-)  
{   (_9|w|(  
  //根据需要完成任务的单向分派 Sd:.KRTu.  
public void Play(AudioMedia media) fw{,bJ(U  
{   ,fnsE^}.U  
  media.Play(); TRKgBK$,  
} IbWPlbH  
} "]t>ZT:OJ  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 1.R kIB  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 [.q(h/b  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: hteOh#0{   
public abstract class VideoMedia +=8X8<Pu  
{ dALK0U  
public abstract void Play(); [U_[</L7  
} >$ F:*lO  
5a(<%Q <"  
public class RM:VideoMedia * Zd_ HJi  
{ 67J*&5? |  
public override void Play() ?En7_X{C?  
{ 6~W u`  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); bV3lE6z  
} }f}IA\8]  
} `Lz1{#F2G  
VjTe4$ *  
public class MPEG:VideoMedia 3 Lje<KzL  
{ @8"18HEp#  
public override void Play() k!doIMj  
{ PV,"-Nv,  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); \ $;~74}  
} G+yL;G/  
} L#j |2H|  
\|Qb[{<:,  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 (/fT]6(  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: a9[<^  
Bn-J_-%M  
public interface IMedia  9d"5wx  
{ J v<$*TVS0  
void Play(); >h[(w  
} gPUo25@pn*  
dwp: iM  
public abstract class AudioMedia:IMedia QV/";A3k  
{ C<t RU5|  
public abstract void Play(); Y*\6o7  
} ( 2zeG`  
wA r~<  
public abstract class VideoMedia:IMedia l7Y8b`  
{ DoG%T(M!a9  
public abstract void Play(); S*rO0s:  
} SKJW%(|3  
*')Q {8`  
这样再更改MediaPlayer类的代码: B<+pg  
public class MediaPlayer ^5>du~d  
{   Wo2 v5-  
public void Play(IMedia media) n7+aM@G  
{   :p&IX"Hh  
  media.Play(); xDLMPo&  
} :K;T Q  
} I <xy?{s  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 j Ii[  
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。 Ym:{Mm=ud  
  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。 lDlj+fK  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 08O7F  
{ ;'hi9L  
IMedia media = null; +:!ScG*  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) (tpof 5a  
{ -^R b7 g-  
  case ("mp3"): )+*{Y$/U  
    media = new MP3(); )ZN(2z  
    break; &8waih(|  
        //其它类型略; }/4 9T  
  case ("rm"): Ny B&uf  
    media = new RM(); *i%.{ YH  
    break;   ;{]8>`im&4  
  //其它类型略; %P(;8sS  
} |&Au6 3  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); q`cEA<~S  
player.Play(media); PK_Fx';ke^  
} Y=3X9%v9g  
&7fY_~)B  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 'HJ/2-=  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 t18UDR{  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 2|$lk8/,  
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。 =zz+<!!  
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: qPqy4V. ;  
public interface IMediaFactory \Oz,Qzr|  
{ R04.K !  
IMedia CreateMedia(); Q6eN+i2 ;  
} >1m)%zt  
9jqO/_7R+  
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: BSOjyy1f  
public class MP3Factory:IMediaFactory 2ve lH;  
{ *&(2`#C;  
public IMedia CreateMedia() yLjV[ qP  
{ N&?T0Ge;  
  return new MP3(); 7[4_+Q:}  
} )\0Ug7]?  
} ]bs+:  
//其它工厂略; C:rRK*  
| A3U@>6  
public class RMFactory:IMediaFactory +{5JDyh0  
{ u82h6s<'W  
public IMedia CreateMedia() uE"5cq'B/  
{ 6#-6Bh)>4  
  return new RM(); dVPq%[J2  
} N$C{f;xV  
} P4hZB_.=  
//其它工厂略; Tld1P69(  
ay=KfY5  
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。 m$7x#8gF  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: f-vZ2+HP  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) y T[Lzv#  
{ XC*uz  
IMediaFactory factory = null; Fl B, (Cm  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) a];BW)  
{ F9Ifw><XM  
  //音频媒体 x1.3W j  
  case ("mp3"): !S~,> ,yd  
    factory = new MP3Factory(); eFt\D\XOW  
    break; 2=igS#h  
  //视频媒体 >(IITt  
case ("rm"):  ]# Y|   
    factory = new RMFactory(); cYZwWMzp  
    break;   \Ku9"x  
  //其他类型略; zWF 5m )-  
} l4iuu  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 66I|0_  
player.Play(factory.CreateMedia()); r{pI-$  
} .'l.7t  
1bV2  
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。 hknwis%y  
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: skk-.9  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) a"`g"ZRx  
{ mA&RN"+V  
IMediaFactory factory = null; u~' m7  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ^/_\etV  
{     }ZEfT]  
  case ("mp3"): X@6zI-Y %  
    factory = new MP3Factory(); ke3HK9P;  
    break; *23m-  
    //其他类型略; 3v9gb,)y\  
  case ("rm"): Y0/jH2n  
    factory = new RMFactory(); >uBV  
    break;   J{nyo1A  
  //其他类型略; Z]mM  
} #,f}lV,&  
IMedia media = factory.CreateMedia(); w?V[[$  
media.Play(); WmT}t  
} dD/29b(  
]C}u- B746  
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。 ,cGwtt(  
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。 W (=Wg|cr  
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。 {Y3_I\H8{  
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: p|bc=`TD  
O84v*=uA  
<appSettings> '(3Nopl  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> A@@)lD.  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> IyG = 7  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 9A/Kn]s(jj  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 1jUhG2y  
</appSettings> \U)2 Tg  
Se^/VVm  
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: jm#d7@~4  
private void InitMediaType() :f?,]|]+-  
{ G*vpf~q?  
cbbMediaType.Items.Clear(); #q~3c;ec  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ;+r)j"W  
{ Wvut)T  
    cbbMediaType.Item.Add(key); c{m ;"ZCFS  
} eB<V%,%N#  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; .q_uJ_qu-  
} A]tf>H#1  
hSx+ {4PZ  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ctc`^#q  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) hVT=j ?~  
{ ga{25q}"  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); c5B_WqjJ  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 7kX7\[zN  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; zCGmn& *M  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, j^aQ>(t(9  
factoryDllName).Unwrap(); qOcG|UgF  
IMedia media = factory.CreateMedia(); l# !@{ <  
media.Play(); ld!6|~0U  
} +QXYU8bYZ  
shDt&_n  
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。 JR a*;_  
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: SVg@xu+  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 < ;%q  
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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