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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) _ sy]k A  
% I2JS  
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。 a0Fq$  
一、传统过程化设计思想 -%{+\x2  
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: peOoZdJd  
public class MediaPlayer 5P 5Tgk  
{   cR*~JwC:  
private void PlayMp3() *~b~y7C  
{ {MDM=;WP_  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ]#G1 ]U  
} FT-=^VA\  
}n'W0 Sa  
private void PlayWav() t)~$p#NS  
{ V{x[^+w7X~  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); tYSfeU  
} LX=v _}l J  
s~ o\j/  
public void Play(string audioType) t=s.w(3t  
{   YIb7y1\UM  
  switch (audioType.ToLower()) kmtkh "  
  { Z5EII[=$o  
    case ("mp3"): ^gR~~t;@  
    PlayMp3(); ;lhW6;oI'  
    break; P6=5:-Hh  
    case ("wav"): ^),t=!;p  
    PlayWav(); ;W FiMM\  
    break;       ez5>V7Y  
  }   yMD0Tj5ZQ  
} /V#? d  
} +V[;DOlll  
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。 -pQ?ybQ  
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。 -C!m#"PDW  
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! tT]mMlKJ  
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。 UQ@szE  
二、面向对象设计思想 bUSa#pNO>  
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! W{j(=<|<  
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: k5+ Fxf  
public class MP3 t'.:"H8BI  
{ }9;mtMR$  
public void Play() >}JEX]V  
{ }LLQ +  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 5 [4{1v  
} 4nh0bIN1  
} HYY+Fv5  
Q|2*V1"r<2  
public class WAV t"e%'dFv  
{ NZFUCD)  
public void Play() :()K2<E  
{ \(`C*d  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); L&uPNcZ`-  
} _?$w8 S%  
} =e9<.{]S/  
a( N;| <  
Public class MediaPlayer @uG/2'B(  
{ ;z+}|>!  
  switch (audioType.ToLower()) 78?cCj{e  
  { t\Qm2Q)>  
    case ("mp3"): Vh]=sd<F  
        MP3 m = new MP3(); X gtn}7N.  
    m.Play(); =5YbK1Q^  
    break; j X*gw6!  
    case ("wav"): + [$Td%6  
    WAV w = new WAV(); pigu]mj  
w.Play(); SxcE@WM  
    break;       Rz6kwh=q  
  } -@B6$XWL  
}   TD4 n%k.  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 HIfi18  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) F5M|QX@-  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 wgq=9\+&  
public class AudioMedia X\*H7;k,  
{ "1%k"+&  
public void Play() <DII%7q,6/  
{ lE8_Q*ev  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); Vf=,@7  
} l\d[S]  
} QXEZ?gx  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 6wXy;!2  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: T]b&[?p|a[  
public abstract class AudioMedia uigzf^6,  
{ n3 Rf:j^R  
public abstract void Play(); K 6,c||#<  
} Uv=)y^H~*A  
.SSPJY(  
public class MP3:AudioMedia HL:w*8a  
{ V!e*J,g  
public override void Play() #$!^1yO  
{ ?g0dr?H  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); u^x<xw6f  
} Qp2~ `hD  
} m"AyO"}I5  
=CCddLO  
public class WAV:AudioMedia mJH4M9WJ]  
{ [[]NnWJ  
public override void Play() l-Dgm  
{ ??++0<75  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Gvr>n@n  
} '] _7Xa'  
} .t{uzDM  
N%u4uLP5k  
public class MediaPlayer t$R0UprK  
{   .E{FD%U  
  //根据需要完成任务的单向分派 8&bNI@:@  
public void Play(AudioMedia media) GpR,n2  
{   %%h.`p1  
  media.Play(); `/WOP`'zM  
} 2+R]q35-  
} $:onKxVM  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 *GdJ<B$  
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。 %0 U@k!lP  
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: 3jto$_3'w  
public abstract class VideoMedia FR]uCH  
{ %Rk0sfLvn  
public abstract void Play(); 2o W'B^-  
} tlI]);iE,  
*ODc[k'(  
public class RM:VideoMedia <UGM/+aO  
{ 6k+tO%{~  
public override void Play() !L/.[:X  
{ {`Mb),G  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); |t#s h  
} &rc r>-  
} uF)^mT0D=  
eq9qE^[Z&  
public class MPEG:VideoMedia j2 >WHh  
{ @ W q8AFo  
public override void Play() UyF;sw  
{ p-7?S^!l  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); l9H-N*Wx  
} X6?Gxf,  
} hIa,PZ/Q  
H3Zt 3l1u+  
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。 avXBCvP+h  
  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: eV0eMDY5  
?~]mOv>  
public interface IMedia  FE1En  
{ 8|\xU9VT  
void Play(); jo0XOs  
} i/C0 (!  
Ie8K [ >  
public abstract class AudioMedia:IMedia E!,jTaZz  
{ NG4@L1f%  
public abstract void Play(); SF[Z]|0gs  
} x3jjtjf  
Dd$8{~h"G  
public abstract class VideoMedia:IMedia azTiY@/  
{ C"k]U[%{  
public abstract void Play(); .wtYost v  
} }UG<_ bE|  
(YYwn@NGj  
这样再更改MediaPlayer类的代码: W)Yo-%  
public class MediaPlayer ;b_<5S  
{   vgr 5j  
public void Play(IMedia media) \,I{*!hw  
{   5?E;Yy A  
  media.Play(); ZCfd<NS?  
} %r:4'$E7|  
} X{h[    
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 I7<UC{Ny  
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。 ;N _ %O  
  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。 oV~S4|9:  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) wFBSux$  
{ 4@M}5WJ7  
IMedia media = null; CY!H)6k  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Nk9w ; z&  
{ aZ ta%3`)  
  case ("mp3"): mVT[:a3  
    media = new MP3(); l@@ qpaH  
    break; )LBbA  
        //其它类型略; .e5rKkkT  
  case ("rm"): q+XU Cnv  
    media = new RM(); QCfR2Nn}  
    break;   i \.&8  
  //其它类型略; ^4{{ +G)j  
} :1#$p  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); + ^4HCyW  
player.Play(media); 2d&HSW  
} >R\!Qk  
9*CRMkPrd  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 Z>W&vDeuN  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 z7Z!wIzJ  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 ;9uDV -"  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 }7qboUGe  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: \F7NuG:m,  
public interface IMediaFactory xp"F)6  
{ H.[(`wi!I  
IMedia CreateMedia(); k{^iv:  
} df$pT?o  
*uF Iw}C/  
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: 01+TVWKX  
public class MP3Factory:IMediaFactory R>,_C7]u  
{ '5 9{VA6h  
public IMedia CreateMedia() * a VT  
{ P_ b8_ydU  
  return new MP3(); #5^S@}e  
} (%{!TJgZR  
} >5Sm.7}R  
//其它工厂略; @^b>S6d "  
u4[rA2Bf8E  
public class RMFactory:IMediaFactory m!Aw,*m+*  
{ 1(Lq9hs`  
public IMedia CreateMedia() /8lmNA  
{ + a'nP=e&  
  return new RM(); $,1KD3;+]  
} nA+gqY6 6|  
} 1]7v3m  
//其它工厂略; In}~bNv?  
;O({|mpS\  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 BM02k\%  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: =>xyJ->R  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) d s}E|Q  
{ e.;B?0QrV  
IMediaFactory factory = null; l_T5KV  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) k| >zauK  
{ R!:F}*  
  //音频媒体 vVbS 4_  
  case ("mp3"): , .uI>  
    factory = new MP3Factory(); Mbtk:GuY  
    break; gyv@_}Y3  
  //视频媒体 RM!VAFH   
case ("rm"): -QQU>_  
    factory = new RMFactory(); }\EHZ  
    break;   %){)/~e&  
  //其他类型略; Gg5>~"pb  
} sTECNY=l  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); EB5 ^eNdL  
player.Play(factory.CreateMedia()); x<) T,c5Y  
} oX6()FR  
i0[mU,  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 ezr'"1Ba}  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: (w/lZt  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) >uYGY{+j[  
{ }A7 ] bd  
IMediaFactory factory = null; y~rtYI  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) )`<7qT_BM  
{     L!:;H,  
  case ("mp3"): -q DL':  
    factory = new MP3Factory(); W_|7hwr  
    break; ^W[3Ri G  
    //其他类型略; OJ)XJL  
  case ("rm"): Cvtz&dH  
    factory = new RMFactory(); iZ2nBi Q  
    break;   R|!4klb  
  //其他类型略; X@@7Qk  
} (.9H1aO46|  
IMedia media = factory.CreateMedia(); jp#/]>(9Z  
media.Play(); 3x E^EXV  
} NMhI0Ix$w  
*6]_ 6xO  
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。 /SJI ~f+$  
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。 ;)!);q+  
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。 4,7W*mr3(  
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: :ZU-Vi.b  
tL S$D-  
<appSettings> gnZc`)z  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> #80r?,q  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> A{\!nq_~N  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ||rZ+<  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> r-c1_ [Q#  
</appSettings> r%` |kN  
4tFnZ2x  
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: >W=^>8u  
private void InitMediaType() W^1)70<y  
{ 8,?*eYNjb  
cbbMediaType.Items.Clear(); WizVw&Iv  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) v'u}%FC  
{ XM?C7/^k  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ag"Nf-o/Y  
} $WZHkV  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; O|0}m  
} Xa&0j&AH  
604^~6  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 78FK{Cr  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) vN`JP`IBx  
{ $ Q*^c"&  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); rJc=&'{&)N  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ?YhGW   
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; hbTJXP~~?  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, B7nm7[V  
factoryDllName).Unwrap(); Ct9*T`Gl  
IMedia media = factory.CreateMedia(); j79$/ Ol  
media.Play(); oJVpJA0IA  
} t3;QF  
Hp-vBoEk  
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。 ' 8UhYwyr  
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: to;cF6X  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 d8/KTl  
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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