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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) b(&2/|hd  
T4F}MVK  
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。 7AX<>^  
一、传统过程化设计思想 /xWkP{  
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: jxm.x[1ki^  
public class MediaPlayer (>%Ddj6_>  
{   pJ;J>7Gt  
private void PlayMp3() 5rr7lw WZ  
{ 1>[3(o3t  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); x}?y@.sn8  
} cO.U*UTmX  
~ b!mKyrZ  
private void PlayWav() Ola>] 0l  
{ BOQ2;@:3  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); W7c(] tg.  
} 'p80X^g  
HpC|dtro  
public void Play(string audioType) &HNJ '  
{   wWKC.N  
  switch (audioType.ToLower()) ><mZOTn e;  
  { TxoMCN?7c  
    case ("mp3"): 5hUYxF20h8  
    PlayMp3(); 8$io^n\i  
    break; |CexP^;!U  
    case ("wav"): 47ppyh6@  
    PlayWav(); 0m(/hK  
    break;       rUvqAfE&+  
  }   MRwls@z=  
} ; =ai]AYW  
} nU-.a5  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 i/2OE&*O[  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 O[+S/6uy  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! :bkACuaEn  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 WZ"NG|  
二、面向对象设计思想 FVW<F(g`  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! fIu5d6;'  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: +ByxhSIr  
public class MP3 @Kd1|K  
{ )l[<3< @s  
public void Play() e#(0af8A  
{ Z3<>Z\6D  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); #UG|\}Lp  
} ZSuUmCm  
} WO?EzQ ?  
R]VY PNns  
public class WAV s^TF+d?B  
{ \rY|l  
public void Play() (C={/waJ  
{ .]6_  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); TR L4r_  
} `C%,Nj  
} hZ Gr/5f  
T^B&GgW  
Public class MediaPlayer p+ SFeUp  
{ }L^Yoq]  
  switch (audioType.ToLower()) IsxPm9P2<  
  { ^hv  
    case ("mp3"): odMjxWY  
        MP3 m = new MP3(); ^W5rL@h_  
    m.Play(); s-Q-1lKV,  
    break; tSV}BM,  
    case ("wav"): 7h?PVobe  
    WAV w = new WAV(); TviC1 {2  
w.Play(); @C62%fU{5  
    break;       :WIbjI=  
  } !MS z%QcO  
}   =unMgX]$  
  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。  TOdH  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) .7++wo!,  
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。 gQ3Co./  
public class AudioMedia )tl=tH/$  
{ :0$(umW@I"  
public void Play() yw^t6E  
{ mf=,6fx28  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); =K I4  
} JryDbGc8  
} k!H;(B"s-  
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)。 /6B!& b2f  
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: fQi7e5  
public abstract class AudioMedia $IX>o&S@|  
{ $9Ho d-Z1  
public abstract void Play(); .\= GfF'  
} t_6sDr'.  
5Al 59]  
public class MP3:AudioMedia )_"Cz".|9  
{ ;X<#y2`  
public override void Play() D-\\L[  
{ M;OY+ |uA  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Vh$~]>t:f  
} I~H:-"2  
} 'uBXSP#  
-BfZ P5  
public class WAV:AudioMedia 3Wxl7"!x m  
{ LbOjKM^-  
public override void Play() &>\E >mJ  
{ x^^;/%p  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); O9wZx%<  
} .",E}3zn  
} $j0] +vT  
QFU;\H/  
public class MediaPlayer I~y[8  
{   3C 84b/A  
  //根据需要完成任务的单向分派 fp|!LU  
public void Play(AudioMedia media) dFD0l?0N  
{   !^cQPX2<  
  media.Play(); ]^$&Ejpe#  
} =;!C7VS  
} V9z/yNo  
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)。 I&Q.MItW  
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。 Pwf2dm$,+  
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: 4N& VT"  
public abstract class VideoMedia |(N4ZmTm  
{ }C!N$8d,  
public abstract void Play(); lfG]^id'  
} tX$%*Uy  
#X'!wr|-  
public class RM:VideoMedia KGd L1~  
{ @;2,TY>Di  
public override void Play() TzmoyY  
{ zm4Okg)w@  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); li;Np5P  
} +RQlMAB  
} ~F~g$E2 }  
"gjy+eosY  
public class MPEG:VideoMedia Qc#<RbLL  
{ ba& \~_4  
public override void Play() c7X5sMM,  
{ b/cc\d<  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); T5?@'b8F6  
} ;V`e%9 .  
} 'qwFVP  
>M[wh>  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 M%pxv6?""{  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: eE5U|y)_  
}eb}oK  
public interface IMedia z40uY]Ck  
{ e8 4[B.  
void Play(); [}q6bXM*  
} .vYU4g]  
^+tAgK2   
public abstract class AudioMedia:IMedia hz{=@jX  
{ U">w3o|  
public abstract void Play(); PCDsj_e  
} <3zA|  
+F$c_ \>  
public abstract class VideoMedia:IMedia zY_BnJ^  
{ E7@0,9A U  
public abstract void Play(); T<Y^V  
} {\9vW; '  
ukb2[mb*u  
这样再更改MediaPlayer类的代码:  +LeZjA[  
public class MediaPlayer Cfqgu;m  
{   XcB!9AIO  
public void Play(IMedia media) I!3qb-.Q  
{   #8iRWm0*6  
  media.Play(); Z8$n-0Ww  
} T(zE RWo  
} !4TMgM  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 mu`h6?v  
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。 C"no>A^  
  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。 hi4#8W  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) DjUif "v  
{ oe`t ? (U  
IMedia media = null; .E}fk,hLB  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) k44s V.G4L  
{ W m\HZ9PN  
  case ("mp3"): unu%\f>^4  
    media = new MP3(); $}RBK'cr}  
    break; m[7@l  
        //其它类型略; }@%A@A{R  
  case ("rm"): > 5-z"f  
    media = new RM(); G6wBZ?)k  
    break;   TOmq2*,/  
  //其它类型略; Bc3(xI'>J  
} ={P  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 78&(>8@m  
player.Play(media); 5/4N  Y  
} " UaUaSg#  
7qj<|US  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 21i?$ uU  
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。 cnJ(Fv_F$  
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。  %~Vgz(/  
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。 NT+%u-  
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: s8;/'?K  
public interface IMediaFactory KY 085Fvs  
{ #rnO=N8  
IMedia CreateMedia(); 5#kN<S!  
} *9.4AW~]X  
Y&M}3H>E  
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: MNd8#01q`  
public class MP3Factory:IMediaFactory 40,u(4.m*  
{ k\(LBZ"vR  
public IMedia CreateMedia() Dn/{  s$\  
{ j)?[S  
  return new MP3(); NvCq5B$C  
} S9BwCKH  
} \yDr  
//其它工厂略; j"g[qF/*  
NKyaR_q`  
public class RMFactory:IMediaFactory 5WJof`M  
{ +b@KS"3h  
public IMedia CreateMedia() !Ab4'4f  
{ anLSD/'4W  
  return new RM(); b5WtL+Z  
} z+IHt(  
} 1=Npq=d  
//其它工厂略; +pDZ,c,  
pxC:VJ;  
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。 3i1e1Lj1  
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: l0AVyA4RFV  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) <_XyHb-  
{ JG6"5::  
IMediaFactory factory = null; cTlitf9  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) `-Yo$b;:  
{ z*,P^K 0T  
  //音频媒体 2^Y@e=^A  
  case ("mp3"): AcC'hr.N+  
    factory = new MP3Factory(); D}4*Il?  
    break; d@-s_gw  
  //视频媒体 g Mhn\  
case ("rm"): *\W *,D.I  
    factory = new RMFactory(); 4rX jso|  
    break;   66RqjP '2  
  //其他类型略; |S0]qt?  
} )0F\[Jl}  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); q]PeS~PjF\  
player.Play(factory.CreateMedia()); gZkjh{rQ  
} r(qAe{  
d3% 1 P)  
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。 E1'| ;}/  
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: Th"0Cc)  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )1de<# qM  
{ }<G"w 5.<  
IMediaFactory factory = null; "^?|=sQ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) U9N1 )3/u  
{     gN"Abc  
  case ("mp3"): `2}H$D  
    factory = new MP3Factory(); /m#!<t7  
    break; E<=h6Ha  
    //其他类型略; C8^=7H EB  
  case ("rm"): `{1` >5  
    factory = new RMFactory(); (jQ]<q%P  
    break;   tzl`|UwF  
  //其他类型略; o]Ln:kl  
} >b^|SL  
IMedia media = factory.CreateMedia(); T2Duz,  
media.Play(); #p<1@,  
} uLr 9*nxd  
<\0+*`">g  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 `8 Q3=^)3  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 gD$bn=  
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。  x!)[l;  
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: #~ikR.-+Eq  
 k2]Q~  
<appSettings> 3RYg-$NK[  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> (WoKrd.!  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> z>n<+tso  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ZAK NyA2  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> mn5mdrv3WZ  
</appSettings> 0W}iKT[Z  
I,rs&m?/m  
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: V s/Z8t  
private void InitMediaType() > J!J:  
{ X{8/]'(  
cbbMediaType.Items.Clear(); '3n?1x  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) qRV5qN2{XY  
{ W.nQYH  
    cbbMediaType.Item.Add(key); NhP&sQO  
} 6x6xv:\  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; c UJUZ@ol  
} Z:TW{:lrI  
a?^xEye  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: CuS"Wj  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) DM*GvBdR  
{ )Fa6 'M  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); L\O}q  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); +i %,+3#6  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; _dg2i|yP<  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, +a@:?=hc  
factoryDllName).Unwrap(); Yh^~4S?  
IMedia media = factory.CreateMedia(); lQ t&K1m  
media.Play(); jg,oGtRz  
} dV~yIxD}C*  
, [ogh  
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。 Y(:.f-Du  
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: d-cK`pSB  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ="M7F0k  
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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