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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) @6]JIJE  
$VR{q6[0S?  
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。 IGgL7^MF  
一、传统过程化设计思想 s#MPX3itK  
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: 3c%caK  
public class MediaPlayer 8CE = 4  
{   $Kd>:f=A  
private void PlayMp3() -RLOD\ZBh  
{ mZBo~(}  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 8,|kao:  
} #Q5o)x  
H*6W q  
private void PlayWav() z!\*Y =e  
{ p}P-6&k,U  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 1mJ Hued=6  
} < Z$J<]I  
[B3RfCV{  
public void Play(string audioType) 0{mex4  
{   )}v l\7=  
  switch (audioType.ToLower()) &Qm@9Is  
  { DwF hK*  
    case ("mp3"): P~dcW  
    PlayMp3(); *ui</+  
    break; 6C)_  
    case ("wav"): h];I{crh  
    PlayWav(); AwN!;t_0+N  
    break;       V8(-  
  }   kVL.PY\K  
} P;*(hY5&  
} w =KPT''!  
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。 $xQL]FmS  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 Ts9uL5i  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! 11lsf/IP  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 45oR=At n  
二、面向对象设计思想 ]f3>-)$*  
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! +|rj4j)L&'  
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: #;<Y[hR{P  
public class MP3 aDCwI:Li(  
{ F!do~Z  
public void Play() ,0k;!YK  
{ /<3UQLMa  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); &wX]_:?  
} Ep}s}Stlr}  
} 3o qHGA:}  
d'2A,B~_*  
public class WAV y)*RV;^  
{ qWw=8Bq  
public void Play() P*o9a  
{ 3sk9`=[{$  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); #1[u (<AS  
} 2?x4vI np;  
} ME dWLFf  
4R*,VR.K  
Public class MediaPlayer 6nQq  
{  XilS!,  
  switch (audioType.ToLower()) M?qy(zb  
  { *2?@ |<(r  
    case ("mp3"): rGO8!X 3d  
        MP3 m = new MP3(); 7 3m1  
    m.Play(); 4Up/p&1@  
    break; MPV5P^@X  
    case ("wav"): `9 L>*  
    WAV w = new WAV(); KSvE~h[#+  
w.Play(); :r[`.`  
    break;       ]oxZ77ciL  
  } &vJH$R  
}   pFXEu= $3  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 w@b)g  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) /\Ef%@  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 xU vs:  
public class AudioMedia Zh,71Umz  
{ +H.`MZ=  
public void Play() Ei|\3Kx  
{ liZxBs :%i  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); VnzZTG s  
} p[-O( 3Y  
} Q@niNDaW2  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 *fdTpXa  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: gSgr6TH0  
public abstract class AudioMedia ~zgGa:uU  
{ <[phnU^ 8  
public abstract void Play(); <[v[ci  
} U(Zq= M  
)7d&NE_  
public class MP3:AudioMedia d1*<Ll9K  
{ C}X\|J  
public override void Play() J05e#-)<K  
{ N;d] 14|  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); y9;Yiv r)  
} mR~&)QBP.  
} .6> w'F{>  
GVz6-T~\>  
public class WAV:AudioMedia ~[ F`"  
{ >usL*b0%  
public override void Play() [RL9>n8f  
{ G B^Br6  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); W/ \g~=vo  
} 5N]"~w*  
} \^LFkp  
RNL9>7xV  
public class MediaPlayer teP<!RKNb  
{   &[9709 (=  
  //根据需要完成任务的单向分派 df=f62  
public void Play(AudioMedia media) z{543~Og59  
{    k'YTpO  
  media.Play(); YR70BOxK  
} *Ly6`HZ9  
} @CoIaUVP  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 yu|>t4#GT  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 DDZ@$L!  
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: _g8yDfcLG  
public abstract class VideoMedia +t.b` U`-  
{ pYg/Zm Jd  
public abstract void Play(); @iiT<  
} pCDmXB  
jdN` mosJ  
public class RM:VideoMedia ("@!>|H  
{ =M1I>  
public override void Play() TC('H[ ]  
{  }ZI7J  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); hP h-+Hb  
} _`V'r#Qn  
} :s,Z<^5a)g  
OI*H,Z "  
public class MPEG:VideoMedia kM 6 Qp  
{ kstIgcI  
public override void Play() 0b>h$OU/  
{ D9df=lv mD  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); #E?4E1bnB  
} ' QG?nu  
} ! if   
0sqFF[i  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 Dv"9qk  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: H|*m$| $,  
5R-6ji  
public interface IMedia XX@ZQcN  
{ 7/H)Az@i45  
void Play(); r$1Qf}J3=  
} \RiP  
1x)J[fyId  
public abstract class AudioMedia:IMedia hM{bavd  
{ 2T35{Q!=F  
public abstract void Play(); 2iOV/=+  
}  g(052]  
= &]L00u.  
public abstract class VideoMedia:IMedia &&+H+{_Q  
{ b sX[UF  
public abstract void Play(); I0 -MRU~[K  
} pb}*\/s  
|N2#ItBbW  
这样再更改MediaPlayer类的代码: +R&gqja  
public class MediaPlayer ;'|Ey  
{   Wc#24:OKe3  
public void Play(IMedia media) ~a:  
{   L_T5nD^D  
  media.Play(); +rd+0 `}C  
} tA;}h7/Lc~  
} f8~_E  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 fu5=k:/c  
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。 t# i #(H  
  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。 QV!up^Zso  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) fVlB=8DNk&  
{ }tz7b#  
IMedia media = null; aOp\91  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ;TYBx24vD'  
{ O-^Ma- }  
  case ("mp3"): 6Oq 7#3]  
    media = new MP3(); 1#x0q:6  
    break; L,\Iasv  
        //其它类型略; s AkdMo  
  case ("rm"): ^!d3=}:0  
    media = new RM(); @dK Tx#gZ  
    break;   >7|VR:U?B  
  //其它类型略; LoV<:|GTI  
} ax`o>_)  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 9w"*y#_  
player.Play(media); A^g(k5M*  
} M]^5s;y  
N7"W{"3D  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 Xvu(vA  
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。 @{Q4^'K"  
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。 ll^#JpT[S  
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。 dd;~K&_Q/i  
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: )7F/O3Tq  
public interface IMediaFactory ?}oFg#m-<L  
{ 23PGq%R  
IMedia CreateMedia(); G{}VPcrbC  
} FPz9N@M%Q  
MtdG>TzUn  
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: iS^QTuk3%  
public class MP3Factory:IMediaFactory `yyG/l  
{ HPl<%%TI  
public IMedia CreateMedia() 4(+PD&_J  
{ Z@HEj_n  
  return new MP3(); B\~}3!j  
} 4?kcv59  
} i1UsIT  
//其它工厂略; l?e.9o2-  
c 9Mz]1@f  
public class RMFactory:IMediaFactory (PL UFT  
{ #qki  
public IMedia CreateMedia() Nn6%9PX_)  
{ }j Xfb@`K  
  return new RM(); Jy)/%p~  
} C|bET  
} _BufO7 `.  
//其它工厂略; ("KF'fp&M2  
1 MFbQs^  
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。 ,1`z"7\W  
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: Rq-ZL{LR7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) j 7B!h|  
{ 0GwR~Z}Z  
IMediaFactory factory = null; U{mYTN*:j$  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Qs!5<)6  
{ Gv&V|7-f0  
  //音频媒体 iZmcI;?u  
  case ("mp3"): PCA4k.,T  
    factory = new MP3Factory(); ?,/ }`3Vw  
    break; Ry&6p>-  
  //视频媒体 %#+Hl0,Tt  
case ("rm"): JF]JOI6.e  
    factory = new RMFactory(); 6]N.%Y[(  
    break;   k6^Z~5 Sy  
  //其他类型略; %b0*H_ok7  
} ceA9) {  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); _1^'(5f$  
player.Play(factory.CreateMedia()); /v}`l  
} #yen8SskB  
]e3Ax(i)  
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。 NK+o1   
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: ]:;&1h3'7  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) K3C<{#r  
{ y`Fw-!'o  
IMediaFactory factory = null; =1! 'QUc  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) M5B# TAybC  
{     rqq1TRg  
  case ("mp3"): G$PE}%X  
    factory = new MP3Factory(); iso4]>LF  
    break; Ac6=(B  
    //其他类型略; E`q_bn  
  case ("rm"): p_ =z#  
    factory = new RMFactory(); 58K5ZZG  
    break;   zDp2g)  
  //其他类型略; oU|c.mYe  
} mOSv9w#,  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 9L9sqZUB  
media.Play(); <i[HbgUlO.  
} ^aQ"E9  
NI5``BwpO  
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。 )[  ,A_3E  
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。 neh(<>  
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。 -di o5a  
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: !wNO8;(  
67TwPvh  
<appSettings> BVm0{*-[|  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> ,Q,^3*HX9}  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> $(9U@N9E  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> v<;Md-<  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> >7r!~+B"9'  
</appSettings> \9d$@V  
m* ;ERK  
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: /=h` L ,  
private void InitMediaType() "3hMq1NQ`g  
{ P4?glh q#  
cbbMediaType.Items.Clear(); +#By*;BJ  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) *H122njH+T  
{ } %z   
    cbbMediaType.Item.Add(key); /bEAK-  
} 6RM/GM  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; sGb{9.WK  
} q=G+Tocv  
F"< v aqT2  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: ;]fs'LH  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {)"vN(mX  
{ *kVV+H<X|b  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); X|[`P<'N<  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); V:27)]q  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; Mlq.?-QgIL  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, a> )f=uS  
factoryDllName).Unwrap(); l]cFqL p  
IMedia media = factory.CreateMedia(); P&q7|ST%N  
media.Play(); yBRC*0+Vy  
} {|\.i  
RL<c>PY  
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。 ?}7p"3j'z  
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: 7Qsgys#/=  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 SzRmF1<  
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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