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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) /TB{|_HbW  
UB>BVBCt  
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。 s}UJv\*  
一、传统过程化设计思想 +CSv@ />3  
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: |Axbx?  
public class MediaPlayer ^@=4HtA  
{   \pI {b9  
private void PlayMp3() !^NZp%Yd  
{ 1Lje.%(E.  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); iC!6g|]X  
} "G*$#  
47{5{/B-  
private void PlayWav() .X.6<@$  
{ #k &#d9}  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); %}~(%@qB>+  
} !or_CJ8%  
z"QtP[_m  
public void Play(string audioType) }Cfl|t<5f  
{   $7Z-Nn38  
  switch (audioType.ToLower()) p NQ7uy  
  { ?0sTx6x@  
    case ("mp3"): sHPeAa22  
    PlayMp3(); #M#$2Vt  
    break; U6H3T0#  
    case ("wav"): vQ2{ +5!|  
    PlayWav(); >PQ?|Uk  
    break;       rhaq!s38:  
  }   '+iLW~   
} ]b1>bv%  
} -U_,RMw~  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 ^PJN$BJx  
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。 )~"0d;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! BOA7@Zaa$p  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 _tje xS'  
二、面向对象设计思想 l(F\5Ys  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! +`mI\+y,  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: ",Mrdxn7  
public class MP3 &0G9v  
{ F9las#\J  
public void Play() o.zP1n|G~r  
{ :mLXB75gH  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 'YbE%i}  
} gzW{h0iRr  
} cCx{ ")  
)~nieQEZQ  
public class WAV eFA,xzp  
{ %WmTG }L)  
public void Play() (@^ySiU  
{ L5|g \Y`  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); JwWxM3(%t  
} y | I9"R  
} X$P(8'[9A  
&?xmu204  
Public class MediaPlayer i tk/1  
{ Nx*1m BC  
  switch (audioType.ToLower()) 7D'D7=Z.  
  { >O~V#1 H  
    case ("mp3"): ]Z85%q^`  
        MP3 m = new MP3(); uT<<G)v)  
    m.Play(); Zvfy%k   
    break; i -@V  
    case ("wav"): 9~a5R]x2  
    WAV w = new WAV(); Q uw|KL  
w.Play(); 0mmHN`<  
    break;       /P]N40_@  
  } O2 + K  
}   cyabqx  
  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。 ke<5]&x  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) s6_i>  
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。 cF9oo%3  
public class AudioMedia CW/L(RQ  
{ 15aPoxo>  
public void Play() n^5Q f\o  
{ = 8y,7u)  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); ovXk~%_  
} Q0x?OL]A  
} f4+wP/n&  
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)。 `Gl[e4U  
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: K3 ,PmI&W  
public abstract class AudioMedia Iu >4+6  
{ JV'aqnb.8\  
public abstract void Play(); mieyL9*n7  
} ,\#s_N 7  
MLmaA3  
public class MP3:AudioMedia ZBN,%P!P0  
{  ?<8c  
public override void Play() ('\sUZ+5  
{ 0]=Bqyg  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ji.?bKqHE  
} 2cRru]VZ5  
} K~S*<?  
wrXn|aV  
public class WAV:AudioMedia CQrP%}`r  
{ h.l.da1#  
public override void Play() ;#0$iE  
{ MEp{&#v|1  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); S'NLj(  
} :)tsz;  
} u&UmI-}  
WXDo`_{R  
public class MediaPlayer r ) _*MPY  
{   %^nNt:N0  
  //根据需要完成任务的单向分派 _VmXs&4  
public void Play(AudioMedia media) ^W@%(,xb  
{   s@y;b0$gk  
  media.Play(); Hz==,NR-W  
} U[8F{LX  
} NuUiW*|`7  
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)。 [/VpvQ'  
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。 HJ0;BD.]  
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: i1m>|[@k  
public abstract class VideoMedia Fa v++z  
{ V`W']  
public abstract void Play(); 4gNN "  
} nKnrh]hX  
) jvI Nb  
public class RM:VideoMedia bqp^\yu-E  
{ UL>2gl4s/  
public override void Play() h{$k%YJ?  
{ p|mFF0SL  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); DG0I- "s  
} 8e,F{>N  
} SBs!52  
7DoU7I\u  
public class MPEG:VideoMedia m.1-[2{8~  
{ /93z3o7D>  
public override void Play() \0_jmX]p  
{ 'd&d"E[  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 'g'RXC}D>  
} bGK*1FlH  
} jX(${j<  
"e8EA!Ipte  
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。 =s]2?m  
  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: r Dlu&  
,Tegrz&G  
public interface IMedia S<cz2FlV  
{ R9 #ar{  
void Play(); I}0 ?d  
} I9>vm]  
Fw{@RQf8  
public abstract class AudioMedia:IMedia 5p S$rf  
{ ?< teHFj  
public abstract void Play(); |)Dm.)/0)  
} i$@xb_  
<#nU 06 fN  
public abstract class VideoMedia:IMedia fDplYn#  
{ 9lR6:}L7  
public abstract void Play(); -s`Wd4AP  
} 8Q<Nl=g>'  
.ve_If-Hg  
这样再更改MediaPlayer类的代码: &y=OZ !M  
public class MediaPlayer HJ]e%og  
{   kc P ZIP:  
public void Play(IMedia media) b|DU  
{   "#7Q}d!x  
  media.Play(); (@xC-*  
} Xy 4k;+  
} 8Nyz{T[  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。  ] ?D$n  
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。 ~K3Lbd| r  
  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。 ,&=7ir14>R  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) MZ-;'w&Z  
{ Fs $FR-x  
IMedia media = null; WKlqm)m@  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) zNrn|(Y%Y  
{ 8w:mL^6x  
  case ("mp3"): gL&w:_  
    media = new MP3(); Cy6!?Mik  
    break; OEjX(F3=  
        //其它类型略; #I0FWZ>W  
  case ("rm"): XIbxi  
    media = new RM(); $fD%18  
    break;   E=,5%>C0#%  
  //其它类型略; x,10o   
} ciml:"nQ  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); [|eIax xR,  
player.Play(media); ~zac.:a8  
} lV^:2I/  
5Wa)_@qI)`  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 Bl6I@w  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 u;rmqo1  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 Nh^I{%.x  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 [9Rh"H;h  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: 27c0wzq  
public interface IMediaFactory Kn5C  
{ FO^6c  
IMedia CreateMedia(); x  zF  
} Qfy_@w]  
YB7A5  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: C}xfo}i  
public class MP3Factory:IMediaFactory gTTKjlI [  
{ ll$mRC  
public IMedia CreateMedia() af>i  
{ LsIZeL^  
  return new MP3(); ,#, K_oz  
} M=;csazN  
} F3!@|/<w  
//其它工厂略; >@bU8}rT  
Eb9h9sjv  
public class RMFactory:IMediaFactory s,[ I_IiPf  
{ yY UAH-  
public IMedia CreateMedia() [Ca''JqrA  
{ z-We>KX  
  return new RM(); Jf7H;ZM<  
} mMZ{W+"[f  
} wn_ >Vi1  
//其它工厂略; 6<S-o|Xw  
x<!]#**;  
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。 2@Nd02v|  
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: jA:'P~`Hj  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {N{eOa<HA  
{ 0H +nVR  
IMediaFactory factory = null; Rh"O$K~  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) i.On{nB"k  
{ 2&:z[d}~H  
  //音频媒体 Z*q&^/N  
  case ("mp3"): @]~.-(IMh  
    factory = new MP3Factory(); ;rL1[qwk  
    break; ^u$=<66  
  //视频媒体 Z P|k3   
case ("rm"): ]Ri=*KZa  
    factory = new RMFactory(); xV14Y9  
    break;   H'!OEZ  
  //其他类型略; ) aMiT  
} Fng  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); -;"A\2_y  
player.Play(factory.CreateMedia()); N@<-R<s^  
} ;2g.X(Ra  
Il@K8?H@  
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。 >ZPu$=[W  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: [Nm?qY  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) r 56~s5A  
{ kkHK~(>G  
IMediaFactory factory = null; [vb#W!M&|  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) y7 #+VF`xf  
{     k3B_M9>!  
  case ("mp3"): O zC%6;6h  
    factory = new MP3Factory(); 4NaT@68p  
    break; b}Im>n!  
    //其他类型略; &I'J4gk[  
  case ("rm"): 5 8;OTDR!  
    factory = new RMFactory(); CfrO1iF  
    break;   & }j;SK5  
  //其他类型略; h0~<(3zC  
} 5W fZd  
IMedia media = factory.CreateMedia(); CL5^>. }  
media.Play(); 4PS|  
} p</t##]3ks  
g6DIWMoO=h  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 gk8 v{'0Er  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 7vPG b:y  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 \+U;$.)3  
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: #Cs/.(<  
 Y~^R^J  
<appSettings> 7],y(:[=v  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> P;gd!Yl<-  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> {*hGe_^  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> pQ7elv]  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> _hJ+8B^`  
</appSettings> OC,yLQ  
94 6r#`q  
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: @ kv~2m  
private void InitMediaType() 17l?li  
{ pg,JYn  
cbbMediaType.Items.Clear(); .sj/Lw}  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ]QHZ [C  
{ CcV@YST?  
    cbbMediaType.Item.Add(key); @m`H~]AU  
} V{>;Z vj1R  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; wS7Vo{#@\  
} +Gy9K  
FR'Nzi$  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ft{i6}  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) oTb42a_j{  
{ k{X+Y6'ku  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); G^L9[c= ,  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); S%?>Mh?g  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集;  C. uv0  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, o(v7&m;  
factoryDllName).Unwrap(); 4UW)XLu6T7  
IMedia media = factory.CreateMedia(); u0?TMy.%  
media.Play(); >N`, 3;Z  
} 0%\fm W j  
"[z/\l8O  
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。 Q-G8Fo%#,E  
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: ~tW<]l7  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 3_ E}XQd  
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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