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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) H?xY S| n  
$P%cdJT0  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 ~$"2,&  
一、传统过程化设计思想 P4/~_$e  
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: L*vKIP<EMM  
public class MediaPlayer gA@Zx%0j  
{   ]T2Nr[vu  
private void PlayMp3() E7aG&K  
{ r=54@`O!  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); SR?(z  
} u-mD"  
?k;htJcGv  
private void PlayWav() &CN(PZv  
{ $p$p C/:%  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); s2 :Vm\  
} m&'!^{av  
&"hEKIqL  
public void Play(string audioType) jcBZ#|B7;  
{   3hUP>F8  
  switch (audioType.ToLower()) V RD^>Gi  
  { DGS,iRLnA  
    case ("mp3"): AS;qJ)JfzQ  
    PlayMp3(); |')PQ  
    break; Aq3\Q>klH)  
    case ("wav"): &Vgpv#&Cfx  
    PlayWav(); wp> z04  
    break;       6CW5ay_,  
  }   x',6VTz^  
} &`tAQN*Z  
} ~<s^HP2U{  
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。 "h7Dye  
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。 ;ny9q  
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! jF/S2Ty2  
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。 8]R{5RGy  
二、面向对象设计思想 g]`YI5  
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! wEJzLFCn  
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: _5x]BH6f  
public class MP3 BpYxH#4  
{ Y~UAE.  
public void Play() Zzz94`  
{ ._`rh  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); &oy')\H  
} <yBa5m@/  
} j:/Z_v'  
}N$f=:iI  
public class WAV Qf}.=(  
{ 8Gnf_lkI  
public void Play() uKvdL "  
{ P+OS  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); V'MY+#  
} }^p<Y5{b  
} [;sTl~gC  
ACZK]~Y'N*  
Public class MediaPlayer 0 _MtmmL.  
{ FU>KiBV#  
  switch (audioType.ToLower()) iemp%~UZ  
  { \hBzP^*"n  
    case ("mp3"): YhS_ ,3E  
        MP3 m = new MP3(); Z*UVbyC  
    m.Play(); @h!Z0}d X(  
    break; 2l^_OrE!  
    case ("wav"): 150-'Q  
    WAV w = new WAV(); u'>94Gm}  
w.Play(); nhjT2Sl  
    break;       G :k'm^k  
  } ^+CHp(X  
}   ~!8j,Bqs+z  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ka8Y+Gs  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) b.@4yW  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 LyWY\K a  
public class AudioMedia [wnp]'+!  
{ #9!7-!4pW  
public void Play() l!&ik9m  
{ ih^FH>@  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); xy"'8uRi  
} q#8yU\J|,  
} 2.b,8wT/  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 PoPR34] ^J  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: jlU6keZh`  
public abstract class AudioMedia  HG?+b  
{ i$PO#}  
public abstract void Play(); q` IY;"~  
} C c: <F_UI  
Sp:w _;{#  
public class MP3:AudioMedia {ilz[LM8(  
{ N!3Tg564j  
public override void Play() z8JW iRn  
{ 2b^Fz0 w4  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); [WG\w j.  
} *q k7e[IP  
} m6n%?8t  
kmc"`Ogotw  
public class WAV:AudioMedia "#E<Leh'  
{ |l+5E   
public override void Play() p^RX<L/\=_  
{ !|H,g wqU  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); oeZuvPCl  
} %N fpEo  
} aK@ Y) Ju'  
4Yi kC  
public class MediaPlayer }^&f {   
{   Y_+#|]=$B  
  //根据需要完成任务的单向分派 -9,~b9$  
public void Play(AudioMedia media) f'@ L|&w  
{   yxp,)os:  
  media.Play(); C)EP;5k'!\  
} M>p<1`t-&  
} It&CM,=t  
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)。 rlY0UA,  
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。 >L2_k'uE+;  
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: 5}ftiy[Yc  
public abstract class VideoMedia m x |V)  
{ pa+'0Y]71  
public abstract void Play(); DR}I+<*%aD  
} _Tor9Tj  
4Zwbu  
public class RM:VideoMedia ?<C(ga  
{ uMZ~[S z  
public override void Play() W3/bM>1  
{ L#byYB;E{  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); T[k$[  
} |yeQz  
} 0h*Le  
Fw\Z[nh  
public class MPEG:VideoMedia ckA\{v  
{ 0ck3II  
public override void Play() i:0v6d  
{ Qa )+Tv  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ?1JY6v]h4  
} ^?+[yvq  
} xS/W}-dPv  
s!/lQo5/  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 `M6"=)twu  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: >aO.a[AM  
:QGo -,6-  
public interface IMedia tSJ#  
{ yT@Aj;X0v  
void Play(); h' !C  
} @`4T6eL5  
^ WO3,  
public abstract class AudioMedia:IMedia {jB> ]7  
{ <Q9l'u]3$c  
public abstract void Play(); _90D4kGU  
} kWZY+jyt P  
|du%c`wl  
public abstract class VideoMedia:IMedia 018SFle  
{ ) bI.K[0^  
public abstract void Play(); D0FX"BY7  
} 3P2{M}WIl  
:&vX0 Ce:  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ?IHt T3'Rt  
public class MediaPlayer 0@-4.IHl  
{   M8X6!"B$Y  
public void Play(IMedia media) {f #QZS!E  
{   rAu% bF  
  media.Play(); -!1=S: S  
} u NyN[U  
} `5?0yXK  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 `z(o01y  
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。 CsA(oX  
  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。 <WZ{<'ajI  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ?Te#lp;`~  
{ 8Re[]bE  
IMedia media = null; /GO-  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) <@;}q^`  
{ |gO7`F2  
  case ("mp3"): T(?w}i  
    media = new MP3();  k;+TN9  
    break; h8`On/Ur_8  
        //其它类型略; M=liG+d  
  case ("rm"): A[+)PkR  
    media = new RM(); *HR pbe2  
    break;   ?K[Y"*y2  
  //其它类型略; agx8 *x  
} 3)EJws!  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); FE!jN-#  
player.Play(media); Ur xiaE  
} {q)d  
H_RfIX)X  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 iN Oj @3x  
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。 '/u|32  
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。 gD 6S%O  
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。 aKriO  
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: p6<JpW5@_  
public interface IMediaFactory (NLw#)?  
{ D;0>-  
IMedia CreateMedia(); {O2=K#J  
} YQN:&Cls  
E,6|-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: $M)i]ekm  
public class MP3Factory:IMediaFactory _,L_H[FN  
{ &6vaLx  
public IMedia CreateMedia() [WR"#y  
{ toPbFU'  
  return new MP3(); 7?whxi Qs  
} -4Hb]#*2  
} ,6{z  
//其它工厂略; MWv@]P_0p!  
a -Pz<*  
public class RMFactory:IMediaFactory 'Eur[~k  
{ ev;&n@k_I  
public IMedia CreateMedia() `#ruZM066  
{ D;> 7y}\  
  return new RM(); 'z8FU~oU  
} ~x,_A>a  
} 6AJk6 W^Z  
//其它工厂略; dBd7#V:}yV  
{OEjITm  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 RlL ]p`g  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: l'(FM^8jv  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) [y9a.*]u/@  
{ ~ZVz sNrx  
IMediaFactory factory = null; (BLxK)0<"  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) vd lss|  
{ bIiun a\  
  //音频媒体 y{@\8B]  
  case ("mp3"): k 3m_L-  
    factory = new MP3Factory(); X+]>pA  
    break; lZ-U/$od  
  //视频媒体 ~-zIB=TyK  
case ("rm"): ,N(Yjq"R  
    factory = new RMFactory(); nnj<k5  
    break;   H7tv iSTd  
  //其他类型略; jvB[bS`<H  
} U)8yd,qG[%  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); .m]}Ba}J$  
player.Play(factory.CreateMedia()); pZ>yBY?R8>  
} [o<hQ`&  
v>wN O  
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。 q|<B9Jk  
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: } 8 z:L<  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 'w=|uE {^  
{ !0@4*>n  
IMediaFactory factory = null; o9e8Oj&  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) T9V=#+8#"  
{     Bn]=T  
  case ("mp3"): E_=F' sP?  
    factory = new MP3Factory(); $97O7j@  
    break; T>asH  
    //其他类型略; .1[.f}g$J  
  case ("rm"): '{2]:  
    factory = new RMFactory(); S#M8}+ZD,  
    break;   ,)[9RgsE  
  //其他类型略; b$DiDm  
} U&#` <R_0  
IMedia media = factory.CreateMedia(); VP A+/5TW  
media.Play(); 9\.0v{&v  
} eI:[o  
f/J/tt  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 ,7j8+p|},  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 G~5pMyOR  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 |2l-s 1|y  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: -0CBMoe  
INr1bAe$  
<appSettings> teS>t!d  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> "/6#Z>y  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> >}*W$i  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Nb$0pc1J<  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> mzK0$y #*o  
</appSettings> D-/6RVq0m  
;F258/J  
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: I9Ohz!RQ  
private void InitMediaType() IVh5SS  
{ -E|"?  
cbbMediaType.Items.Clear(); QWOPCoUet  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) A:(|"<lA  
{ Vbv^@Kp  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 89:nF#  
} xZ {6!=4!  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; 0E26J@jcZ7  
} rtS cQ  
67rY+u%  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: r[!~~yu/o  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)  )58O9b  
{ yb',nGl~  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); \]<R`YMV  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); h&j2mv(  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; +=J $:/&U  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, hOB<6Tm[  
factoryDllName).Unwrap(); :<P4=P P  
IMedia media = factory.CreateMedia(); IaeO0\ 4E  
media.Play(); t}R!i-D|HB  
} 8j>V?'Szk  
S} UYkns*  
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。 H7+z"^s*  
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: 5L c@=,/0  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 _5 SvZ;4  
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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