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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) 9)oi_U.  
rE m/Q!  
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。 ?9\D(V  
一、传统过程化设计思想 /2? CB\  
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: [on_=N{W[  
public class MediaPlayer V5K/)\#  
{   0>od1/`  
private void PlayMp3() 'OA*aQ=K  
{ X}Oe'y  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); "QnYT3[l"  
} c~vhkRA  
\n[kzi7  
private void PlayWav() VCWW(Y1Fd  
{ >aAM&4  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); eNd&47lJ  
} Lk !)G'42  
-V}oFxk]q  
public void Play(string audioType) nFQuoU]ux  
{   JVIFpN"`  
  switch (audioType.ToLower()) DquL r+s~  
  { r:bJU1P1$s  
    case ("mp3"): Z^|N]Ej  
    PlayMp3(); 6B?jc/V.R  
    break; F}}!e.>c  
    case ("wav"): #yH+ENp0   
    PlayWav(); tDRR3=9pX  
    break;       ]6e(-v!U  
  }   Jc#D4e1#  
} 76tn`4NIP  
} eUy*0  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 %R >n5m  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 1Vu#:6%  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! e`n ZiM>  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 >/A]C$?3  
二、面向对象设计思想 WML--<dU  
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! C-y MWr  
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: ~q3O,bb{   
public class MP3 D6L+mTN  
{ aZb\uMePK  
public void Play()  >:-e  
{ HEVj K$  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ;U=b 6xE  
} G[>NP#P  
} bG]0|  
1d< b\P0  
public class WAV ?y? 9;;  
{ I!L J&>  
public void Play() H7Q$k4\l  
{ /9pxEidVAS  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 1b%Oi.;  
} Cx2# 0$  
} tczJk1g}  
bA)nWWSg=  
Public class MediaPlayer m#'eDO:  
{ UQu6JkbLL  
  switch (audioType.ToLower()) :(A&8<}-6  
  { q}Q G<%VR  
    case ("mp3"): pT|s#-}  
        MP3 m = new MP3(); G=zNZ  
    m.Play(); OInl?_,,T#  
    break; (p5q MP]L  
    case ("wav"): t$$YiO  
    WAV w = new WAV(); bny5e:= d  
w.Play(); !Aj}sh{  
    break;       >Hnm.?-AWl  
  } *:n7B\.  
}   f]r*;YEc4  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 u ]"fwkL  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 67(s\  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 }.A]=Ew  
public class AudioMedia )g'J'_Sl  
{ V*@aE  
public void Play() ;M.Q=#;E  
{ !i t orSl  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); q@wD@_  
} G?}?>O  
} IB;yL/T  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 dy_Uh)$$|g  
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: .Exvuo`F  
public abstract class AudioMedia f]i"tqoI  
{ .aT@'a{F  
public abstract void Play(); K;6#v%  
} q TJ0}F  
M#gxi N  
public class MP3:AudioMedia D\THe-Vtr  
{ zpwoK&T+  
public override void Play() m8L *LB  
{ KM;H '~PZi  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ,1{qZ(l1  
} jc"sPrv5  
} (}39f  
6=/sEzS'  
public class WAV:AudioMedia J3mLjYy  
{ &<;T$Y  
public override void Play() vqN/crJ@  
{ r,JQR)l0@V  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); /Z6lnm7wJ  
} 8H4NNj Oy  
} ;}SGJ7  
Ye3o}G9z  
public class MediaPlayer q? ">  
{   bh@CtnO  
  //根据需要完成任务的单向分派 :XhF:c[.:  
public void Play(AudioMedia media) Es+I]o0K  
{   (?Mn_FNE|  
  media.Play(); =_`q;Tu=  
} ]`)5 Qe4  
} /F;2wT;  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 &ww-t..  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 xfeED^?  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: @MOQk  
public abstract class VideoMedia f5*qlQJFz\  
{ x:Q\pZ  
public abstract void Play(); !\7 M7  
} Z;G*wM"  
F- -g?Q^  
public class RM:VideoMedia ESB^"|9  
{ &)OI!^ (  
public override void Play() C$[iduS  
{ $0 .6No_|  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); W^8  
} u:APGR^  
} Zp7Pw   
?XY'<]o E  
public class MPEG:VideoMedia KdkL_GSLT  
{ R5ra*!|L)  
public override void Play() ~2k.x*$  
{ z0rYzn?MR  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 2 H%lN`  
} ,y]-z8J  
} > '=QBW  
];k!*lR)  
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。 )zxb]Pg+  
  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: c[ZrQJ  
[e` | <  
public interface IMedia D \i]gfu8W  
{ :4zu.  
void Play(); }B'-*)^|e{  
} D;P=\i>9-  
BSMb(EnqX  
public abstract class AudioMedia:IMedia f!kZyD7  
{ )l`Ks  
public abstract void Play(); 4m< ]qw  
}  skl3/!  
=x -7 Wy  
public abstract class VideoMedia:IMedia JlnmG<WLT  
{ )IcSdS0@M  
public abstract void Play(); 5! );4+  
} =;-C;gn:w  
Q!q6R^5!K  
这样再更改MediaPlayer类的代码: d'W2I*Zc<  
public class MediaPlayer y>=YMD  
{   uMDd Zj&  
public void Play(IMedia media) `+n0a@BVB  
{   &j:e<{@  
  media.Play(); vCi`htm%  
} / ]8e[t>!f  
} 6agq^wI  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 6#Z] yk+p  
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。 /}6I3n  
  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。 B/l^=u+-  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) n,FyK`x  
{ ~+1mH  
IMedia media = null; KfjWZ4{v  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) `R2Iw I&  
{ ?+EAp"{j  
  case ("mp3"): =J1V?x=l@  
    media = new MP3(); p K-tj  
    break; }ex4dhx2M  
        //其它类型略; x[lIib1s  
  case ("rm"): _6fy'%J=U  
    media = new RM(); ^5s7mls  
    break;   `n>|rd  
  //其它类型略; 1\( N,'h  
} [TA.|7&  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); #Gi`s?  
player.Play(media); `T*Y1@FV  
} *{VC<<`  
cRs.@U\{R\  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 </;e$fh`  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 .hH_1Mo8  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 nnn\  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 Z$J-4KN  
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: iYBc4'X  
public interface IMediaFactory c/+6M  
{ QD0x^v8  
IMedia CreateMedia(); KWo Ps%G  
} JE}VRMNr  
5, ,'hAq_  
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: /4(HVua  
public class MP3Factory:IMediaFactory =!L}/Dl  
{ }~W/NP_F  
public IMedia CreateMedia() L91vp'+2  
{ d_we?DZ|  
  return new MP3(); a_!H_J  
} w\i]z1  
} U3_O}X+  
//其它工厂略; iT&4;W=72~  
w=fWW^>bP  
public class RMFactory:IMediaFactory 2z{B  
{ >bWpj8Kv  
public IMedia CreateMedia() FNUs .d"  
{ ]0T*#U/P  
  return new RM(); YD[AgToo0  
} W#U|;@"  
} 9]+zZP_#  
//其它工厂略; w#)u+^-  
T(u; <}e@[  
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。 +JYb)rn$^  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: &ic'!h"  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 3ux7^au  
{ ^Lb\k|U ,\  
IMediaFactory factory = null; i tNuY<"  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Fk49~z   
{ ,EHLW4v  
  //音频媒体 0?ab'vYcp  
  case ("mp3"): P<X?  
    factory = new MP3Factory(); Khd A;bF  
    break; *g*"bi*  
  //视频媒体 +w[ZMk  
case ("rm"): gpyio1V>  
    factory = new RMFactory(); (<_kq;XtN0  
    break;   ^f>c_[fR  
  //其他类型略; )U|V|yem'  
} W5'6L =WG  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Q4 &P\V  
player.Play(factory.CreateMedia()); 9nVb$pfe#  
} /[lEZ['^  
1c QF(j_  
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。 .aO6Y+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: yKUxjb^b\  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {HY3E}YJL  
{ <ot`0  
IMediaFactory factory = null; 'y!qrmMRr  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 5|0/$ SWd*  
{     6p }a!  
  case ("mp3"): @_"cMU!  
    factory = new MP3Factory(); nGWy4rY2S  
    break; F(.`@OO  
    //其他类型略; oUsfO-dET^  
  case ("rm"): hN K wQ  
    factory = new RMFactory(); 43h06X`  
    break;   :Ni#XZ{F-/  
  //其他类型略; cQ<|Of  
} D(Rr<-(  
IMedia media = factory.CreateMedia(); V+D5<nICr  
media.Play(); >'Lkn2WI  
} kjPf%*3  
u~*A-X [  
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。 ?J + jv  
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。 #Pk{emYW  
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。 h1 (i/{}:  
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: ZDaHR-%Y  
d)U(XiK'  
<appSettings> | eCVq(R  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> s%y<FXUj  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> j~Fd8]@  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> [Y!HQ9^LEp  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> qJs_ahy(  
</appSettings> ':}9>B3 S  
@su<_m6'  
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: b]?5r)GK  
private void InitMediaType() g$C]ln>"9m  
{ +d LUq2  
cbbMediaType.Items.Clear(); p=UW ^95  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) N`7OJ)l  
{ v&G9HiH  
    cbbMediaType.Item.Add(key); ,&3+w ~Ua  
} ,7cw%mQA  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Zs t)S(  
} msCz\8Xd  
* G*VY#L  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ^!exH(g  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) =9 QyO h  
{ \i[N ";K  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); CR.d3!&28  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 3/usgw1  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ~]no7O4  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, y`$qcEw  
factoryDllName).Unwrap(); 'LG\]h>+)  
IMedia media = factory.CreateMedia(); sF)$<[w  
media.Play(); !Z>,dN  
} #t Uhul/O  
bA 0H  
这样可以很好地体现了软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。 ORKJy )*"  
设想一下,如果我们要增加某种媒体文件的播放功能,如AVI文件。那么,我们只需要在原来的业务程序集中创建AVI类,继承于VideoMedia类。另外在工厂业务中创建AVIFactory类,并实现IMediaFactory接口。假设这个新的工厂类型为MediaLiabrary.AVIFactory,则在配置文件中添加如下一行: 9$U>St  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 zqU$V~5;rG  
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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