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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) "/hLZl  
*@YQr]~ ;  
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。 E /ycPqD  
一、传统过程化设计思想 CF+:v(NL  
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: X`]>J5  
public class MediaPlayer zHW&i~  
{   wA87|YK8*  
private void PlayMp3() K=P LOC5  
{ Ml_!)b  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); (+TL ]9P  
} Wl,I%<&j}  
g(F2IpUm/  
private void PlayWav() 1-G-p:|  
{ uBaGOW|Pl  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); D]V&1n  
} #hEU)G' $+  
En8L1$_  
public void Play(string audioType) JgldC[|7  
{   +J !1z  
  switch (audioType.ToLower()) D6P/39}W  
  { Z~"8C Kz  
    case ("mp3"): od3b,Q  
    PlayMp3(); ^$8WV&5q>  
    break; tkHUX!Ow;  
    case ("wav"): 52*KRq o  
    PlayWav(); r"lh\C|  
    break;       &{x`K4N  
  }   Wk/Il^YG  
} (j}edRUnB  
} ,^T0!k$  
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。 ^P*+0?aFr  
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。 m&Y?]nbq  
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! w`Rt"d_B  
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。 tQ2S*]"f  
二、面向对象设计思想 \@7 4I7  
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! &KeD{M%  
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: ZD8E+]+  
public class MP3 g^k=z:n3,  
{ B=i%Z _r]w  
public void Play() MV?sr[V-oP  
{ +AOpB L'  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); <)gTi759h)  
} t`x_@pr  
} e/IVZmUn^  
2-wgbC5  
public class WAV 35SL*zS@-  
{ 'G3|PA7v  
public void Play() X'cm0}2  
{ p?+;[!:  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); }An;)!>(nF  
} 0h"uJco,  
} .1""U ']  
">R`S<W  
Public class MediaPlayer ]=%u\~AvL  
{ Lor__ K  
  switch (audioType.ToLower()) jx];=IC3tt  
  { %U&ztvR0C  
    case ("mp3"): StMvz~  
        MP3 m = new MP3(); YZ5[# E@l  
    m.Play(); 6IL-S%EGK1  
    break; I8:G:s:  
    case ("wav"): 'i8?]` T  
    WAV w = new WAV(); '\LU 8VC  
w.Play(); UeSPwY  
    break;        bzX/Zts  
  } elb}] +  
}   :,MI,SwnS  
  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。 ~*G}+Ur$2  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) z&A# d  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 KRj3??b  
public class AudioMedia vP/sG5$x  
{  W o$UV  
public void Play() El3Ayd3  
{ i&,1  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ! 9=Y(rb  
} SQf.R%cg$  
} 7, :l\t  
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)。 %A;s 3 ]V  
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: ?B:],aztf  
public abstract class AudioMedia 4yRX{Bl|  
{ @XX7ydG5  
public abstract void Play(); d>1#|  
} 4{ exv  
; HjT  
public class MP3:AudioMedia Y/34~lhyl  
{ } 71 9_DF  
public override void Play() R&1 xZFj  
{ 2rX}A3%9^^  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); /d1V&Lj  
} U,^jN|v  
} 'J#uD|9)  
is=|rY9$  
public class WAV:AudioMedia _K|?;j#x0k  
{ >4AwjS }H  
public override void Play() ~bX ) %jC  
{ ;?!pcvUi  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); vjXCArS  
} v 1Jg8L=  
} { :_qa|  
C~VyM1inD  
public class MediaPlayer W:=CpbwENX  
{   ~2?UEv6  
  //根据需要完成任务的单向分派 fZJO}  
public void Play(AudioMedia media) /)xQ# yfX  
{   'lR f  
  media.Play(); #'h(o/hz&&  
} BjbpRQ,  
} f n\&%`U  
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)。 !EO 2  
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。 kpO+  
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: +8V |  
public abstract class VideoMedia O6r.q&U  
{ ? 1b*9G%i  
public abstract void Play(); 8]0?mV8iOE  
} Xw9"wAj  
@NJJ  
public class RM:VideoMedia !fG`xZ~  
{ V@1K  
public override void Play() >oc&hT  
{ WevXQ-eKm  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); T1~,.(#  
} u=p-]?  
} kn7Qvk[+  
f%TP>)jag!  
public class MPEG:VideoMedia u:O6MO9^  
{ 7!E7XP6,~>  
public override void Play() E 5bo60z  
{ ~qm u?5  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); Rk52K*Dc  
} >dqeGM7Np>  
} 9w,u4q  
 Ry iS  
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。 ;Ajy54}7  
  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: cK+y3`.0  
r=pb7=M#LN  
public interface IMedia vE+OL8V  
{ $;%dQ!7*  
void Play(); 834dsl+U  
} ,4z?9@wQ  
FUU/=)^P$  
public abstract class AudioMedia:IMedia J*CfG;Y:  
{ 5mYI5~ p  
public abstract void Play(); wa4(tM2  
} Qz?r4kR  
4'-GcH  
public abstract class VideoMedia:IMedia HxH=~B1"P  
{ V{G9E  
public abstract void Play(); vdN0YCXG  
} wC[Bh^]  
hFWK^]~ a  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Lg4I6 G  
public class MediaPlayer BHBMMjY5  
{   Sk,9<@  
public void Play(IMedia media) 8q& *tpE  
{   2Md'<.  
  media.Play(); IKV:J9  
} ZIrJ"*QO=  
} aF\?X &|  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 spt='!)4  
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。 Ev;ocb,  
  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。 vVi))%&S(  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) g$ oe00b  
{ wUz)9n 6j  
IMedia media = null; uua1_# a  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) j?n:"@!G/  
{ ,o)U9 <  
  case ("mp3"): Q-GnNT7MB3  
    media = new MP3(); hq^@t6!C\m  
    break; N~An}QX|  
        //其它类型略; A?xb u*zV,  
  case ("rm"): `FM^)(wT  
    media = new RM(); )pXw 3Fo  
    break;   mjqVP.  
  //其它类型略; /RmHG H!  
} #dgWXO  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); D%Y{(l+X  
player.Play(media); Rl"" aZ  
} yxa~R z/  
3y Azt*dZ  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 pQ Y.MZSA  
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。 }3Y3f).ZW  
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。 ?=uw0~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。 z!I(B^)BkT  
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: 5Y8/ZW~D0  
public interface IMediaFactory R]Q4+  
{ o= %Fh  
IMedia CreateMedia(); uvrfR?%QK  
} [af<FQ{  
emV@kN.  
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: 9)qjW&`  
public class MP3Factory:IMediaFactory '?~k`zK  
{ ?DC3BA\)  
public IMedia CreateMedia() a,U =irBA  
{ X=p~`Ar M{  
  return new MP3(); -vfV;+3  
} tU%-tlU9?  
} ^m   
//其它工厂略; <Z c:  
IPl>bD~=p  
public class RMFactory:IMediaFactory 7n~BDqT  
{ j}?O  
public IMedia CreateMedia() }>:x  
{ nD+vMG1~w  
  return new RM(); ^J>jU`)CJ  
} 6#k Ap+g7  
} 4565U  
//其它工厂略; Cse@>27s  
%XqLyeOS  
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。 s.rS06x  
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: I$neE"wW  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) oWpy ^=D_  
{ S`"M;%T  
IMediaFactory factory = null; U jC$Mi`O  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) yoj5XBM  
{ r^?%N3  
  //音频媒体 >Tld:  
  case ("mp3"): :!1B6Mc  
    factory = new MP3Factory(); yVxR||e  
    break; ]*^mT&$7  
  //视频媒体 NdQXQa?,  
case ("rm"): H3.WAg[`  
    factory = new RMFactory(); [JGa3e  
    break;   'C~NQ{1TV  
  //其他类型略; (0qdU;  
} 0n_Cuh\  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); O4&/g-  
player.Play(factory.CreateMedia());  IjDG  
} '7W?VipU  
fwIZr~l  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 xnu|?;.}!  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: +MQf2|--  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) cmu5KeH  
{ Fa9]!bW  
IMediaFactory factory = null; UJ)\E ^Hp  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 0X)'8N  
{     SF;;4og  
  case ("mp3"): 8jjJ/Mz`  
    factory = new MP3Factory(); b=QO^  
    break; *kxk@(lT?  
    //其他类型略; 6yF4%Sz9  
  case ("rm"): c*_I1}l  
    factory = new RMFactory(); _-Aw`<_*-  
    break;   fZXJPy;n  
  //其他类型略; 5-w6(uu  
} xGqe )M>8?  
IMedia media = factory.CreateMedia(); a'Qy]P}'Ug  
media.Play(); q01zN:|-1  
} /PIU@$DV  
A"C%.InZ  
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。 1` m ~c  
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。 jo<[|ZD  
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。 9\Mesf1$o  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: iYv6B6o/99  
P7 E}^y`e  
<appSettings> 5gV8=Ml"V  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ag?@5q3J}  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> L"tj DAV  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> qB7.LR*'  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> DSy,#yA  
</appSettings> qEf )TW(  
PF!Q2t5c3  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: 9GkG'  
private void InitMediaType() s iv KXd  
{ 89@89-_mC  
cbbMediaType.Items.Clear(); i2$U##-ro]  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) d Z"bc]z{  
{ )u ]<8  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Tc\^=e^N?  
} S_6`.@B}  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; G+'MTC_  
} $K,rVTU  
$&k2m^R<  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: "`,PLC  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) S,3e|-&$  
{ ^$_ifkkLz  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ez86+  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); T[<llh'+  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; +B_q? 6pR  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, f;pR8  
factoryDllName).Unwrap(); 0wZLkU_(  
IMedia media = factory.CreateMedia(); D Z ~|yH  
media.Play(); 5HL JkOV5  
}  h:#  
.rG Rdb  
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。 Ua V9T:)x  
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: Nf0b?jn-  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 `Xmf4  
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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