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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) ehT%s+aUw  
*_"u)<J  
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。 J(s;$PG  
一、传统过程化设计思想 6I>^Pf'ND  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: /g76Hw>H  
public class MediaPlayer QDE$E.a  
{   !d8A  
private void PlayMp3() B+"g2Y  
{ MhxDV d  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); c AEokP  
} au$"B/  
AVFjBybu9  
private void PlayWav() J@]k%h  
{ w4%AJmt  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); B4Lx{u no  
} ,S!w'0k|n  
CW`!}yu%  
public void Play(string audioType) 8\# ^k#X  
{   2d`c!  
  switch (audioType.ToLower()) @;Y~frT  
  { |" 7 Y52d  
    case ("mp3"): .'d2J>~N  
    PlayMp3(); 3n48%5  
    break; }ZzLs/v%X  
    case ("wav"): /;oqf4MF  
    PlayWav(); u #~ ;&D*q  
    break;       5<+KR.W  
  }   RH[+1z8  
} JE;+T[I  
} %e_"CS  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 H l<$a"K7\  
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。 X3B{8qx_>  
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! j*3}1L4P  
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。 sbS~N*{E  
二、面向对象设计思想 ROdK8*jL  
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! ZnfNQl[  
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: v>m n/a  
public class MP3 NXU`wnVJ  
{ aE/D*.0NI  
public void Play() lddp^ #f  
{ cdTsRS;E  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); |B^G:7c  
} Vmi{X b]<  
} GoE 'L  
^Z}Ob= .G  
public class WAV VKW|kU7Cs$  
{ }}T,W.#%u  
public void Play() T ):SGW  
{ Uyx&E?SlEq  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); zp4W'8  
} *b)Q5dw@1  
} x0Z5zV9  
&.N $  
Public class MediaPlayer 9[Qd)%MO  
{ \#,t O%D  
  switch (audioType.ToLower()) MGt]'}  
  { SEd5)0X^  
    case ("mp3"): J|~26lG  
        MP3 m = new MP3(); CxF-Z7 '  
    m.Play(); ~cqryr9  
    break; P Sx304  
    case ("wav"): z`U Ukl}T  
    WAV w = new WAV(); c`G&KCw)d  
w.Play(); ;3m!:l  
    break;       i8PuC^]  
  } N1x@-/xa|  
}   ^b-18 ~s  
  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。 m,_d^  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) %XTA;lrz  
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。 Y(6Sp'0  
public class AudioMedia ..<3%fL3  
{ XL5Es:"+?S  
public void Play() 0 f/.>1M=  
{ H0*,8i5I  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); @pza>^wk  
} RBGX_v?  
} v:|( 8Y  
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)。 )qU7`0'8  
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: vqNsZ 8|`  
public abstract class AudioMedia K_/B?h  
{ G|u3UhyB  
public abstract void Play(); csQfic  
} xWX*tJ4  
eon!CE0  
public class MP3:AudioMedia AuiFbRFi  
{ 0$P/jt  
public override void Play() buMq F-j  
{ Q^_/By@  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); C"w {\ &R  
} 7Z,/g|s}z  
} 1np^(['ih  
F%/ h*  
public class WAV:AudioMedia m7qqY  
{ Nt-<W+,  
public override void Play() KEr\nKT1  
{ Ufid%T'  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); { T]?o~W  
} O#kq^C}  
} =VP=|g  
adO&_NR  
public class MediaPlayer 4)1;0,tlG  
{   >G"X J<IO  
  //根据需要完成任务的单向分派 \wav?;z  
public void Play(AudioMedia media) 1|Q vN1?  
{   x"4%(xBu  
  media.Play(); GdmmrfXB  
} r/:%}(7;  
} 2>PH 8  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 >cR)?P/o  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 3OqX/z,  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: XvGA|Ekf<  
public abstract class VideoMedia V5rp.~   
{ nCxAQ|P?  
public abstract void Play(); qr(`&hB-L  
} &%C4Ugo  
!K0JV|-?t  
public class RM:VideoMedia /Z%>ArAx  
{ mY&ud>,U:  
public override void Play() Ob<W/-%5tH  
{ ; y.E!  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); _}Ps(_5D  
} lE#m]D  
} ,"?A2n-qO  
nBLj [  
public class MPEG:VideoMedia n \G Ry'  
{ ^ @=^;nB  
public override void Play() rR{,)fX;  
{ "HIXm  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); tiaR4PB  
} =tdSq"jh  
} E l&h;N   
sq0 PBEqq  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 & eZfQ27$  
  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: ~Pf5ORoe  
8g/F)~s^F  
public interface IMedia fP-|+Ty O  
{ UVu DQ  
void Play(); Oe]&(  
} ]F*3"y?)2  
K\.5h4k  
public abstract class AudioMedia:IMedia pK&I^r   
{ O/Y)&VG7  
public abstract void Play(); l}g;'9ZB  
} %b!-~ Y.  
le>Wm&E  
public abstract class VideoMedia:IMedia ) M<vAUF  
{ df*w>xS  
public abstract void Play(); &XLD S=j  
} $ 0Yh!L?\  
\}]iS C.2  
这样再更改MediaPlayer类的代码: j6}R7 $JR  
public class MediaPlayer dj9 ?t  
{   mj,fp2D;%  
public void Play(IMedia media) l5t2\Fl  
{   Kp iF0K  
  media.Play(); ~%y@Xsot>  
} ./-JbW  
} e(B9liXM  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 8cg`7(a  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 #VbVs l  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 Uu p(6`7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) SS.jL)  
{ X=X\F@V:u  
IMedia media = null; ;&;W T  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) r4 dOK] 0  
{ rw%l*xgX  
  case ("mp3"): Z'v-F^  
    media = new MP3(); ]rBM5~  
    break; &~sfYW  
        //其它类型略; GJ(d&o8  
  case ("rm"): e_3CSx8Cc  
    media = new RM(); P* #8 ZMA<  
    break;   ctmQWrk|B  
  //其它类型略; XAOak$(j  
} |01?w|  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); JN3cg  
player.Play(media); {y^3> 7  
} 'C+;r?1!h  
y>VcgLIB  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 8%{q%+  
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。 N1EezC'^  
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。 dx_6X!=.J  
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。  :S %lv  
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: -C7FuD[Xw  
public interface IMediaFactory uYO|5a<f~  
{ w2gf&Lc\  
IMedia CreateMedia(); W=}Okq)x9I  
} ^+70<#Xc  
|?m` xO  
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: ]hw-Bu\{  
public class MP3Factory:IMediaFactory :Waox"#=g  
{  NY  
public IMedia CreateMedia() 8s}J!/2  
{ mPZGA\  
  return new MP3(); =ZYThfAEw  
} ;1AG3P'  
} !4#"!Md4o  
//其它工厂略; g;p)n  
QOFvsJ<s  
public class RMFactory:IMediaFactory ` vk0c  
{ |  FM }  
public IMedia CreateMedia() Q%=YM4;  
{ cL7g}$W $  
  return new RM(); 9>*c_  
} Rhgj&4  
} < +`(\  
//其它工厂略; ?2J?XS>  
x4?10f(9=  
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。 q%3<Juq~$  
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: N_wp{4 0/  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 6.Ie\5-a;  
{ V-W'RunnW  
IMediaFactory factory = null; `$;+g ,  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) x!7yU_ls`  
{ s&PM,BFf  
  //音频媒体 7 _jE[10  
  case ("mp3"): 93%{scrm  
    factory = new MP3Factory(); _]>JB0IY  
    break; 7ET jn)%bs  
  //视频媒体 GlYly5F  
case ("rm"): AHh#Fx+K  
    factory = new RMFactory(); x-m/SI]_N  
    break;   ~hX-u8Ul'N  
  //其他类型略; dDcZ!rRaL@  
} 1 i|.h  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ]?l{j  
player.Play(factory.CreateMedia()); HxwlYx,4  
} H'g?llh1J  
C".1+Um  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 0&w0a P`Y  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: loOOmHhJ&  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) .(Y6$[#@  
{ 19u =W(  
IMediaFactory factory = null; [ = M%  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Iin#Wd-/  
{     u=K2Q4  
  case ("mp3"): yyl#{Nl@t  
    factory = new MP3Factory(); F@W*\3)  
    break; tai Vk4  
    //其他类型略; Fz"ff4Bx [  
  case ("rm"): @PkJY  
    factory = new RMFactory(); C3;[e0.1b  
    break;   RIy\u >  
  //其他类型略; @'jf KW  
} a-0cN 9  
IMedia media = factory.CreateMedia(); m#@_8_ M  
media.Play(); a5c'V   
} :{}_|]>K  
N+Sq}hI  
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。 POd/+e9d  
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。 $Xf(^K  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 1"E\C/c  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: l gq=GHW  
`lCuU~~ag  
<appSettings> sg?@qc=g  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> Z6s5M{mE  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> =4NqjSH  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> qd2xb8r  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> O.\h'3C  
</appSettings> YMB~[]$V<  
Os&1..$Nb  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: >)Dhi+D  
private void InitMediaType() %J P!{mqj  
{ >{&A%b4JF  
cbbMediaType.Items.Clear(); X#J6Umutm  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) R } %8s*  
{ rw u3Nb  
    cbbMediaType.Item.Add(key); &=w|vB)(p  
} {BOLP E-  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; (_8#YyW#  
} IC~ljy]y_  
lo:~aJ8  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: f%Ke8'&  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 19I:%$U3  
{ 5 si}i'in  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); (V9h2g&8L  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); mK\aI  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; }~zO+Wf2  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, xqWj|jA  
factoryDllName).Unwrap(); j jY{Uq  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ^KH%mSX>  
media.Play(); dU+0dZdKO  
} L8P 36]>  
m5gI~1(9  
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。 ,}7_[b)&V  
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: TzF0/T!  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 fv ?45f  
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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