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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) 'p\&Mc_Gu  
?Q+*[YEJ5  
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。 KKb7dZbt<  
一、传统过程化设计思想 zY@0R`{@p  
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: nk_X_y  
public class MediaPlayer GA` bWl  
{   r..f$FF)\  
private void PlayMp3() =qoOr~  
{ zHg=K /  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 9z{g3m70@  
} tS5J{j>T  
#G?#ot2o  
private void PlayWav() /ueOc<[8"  
{ (UhJ Pco"  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); }EHL }Q  
} Q9h=1G\K  
5} <OB-9  
public void Play(string audioType) E(_k#X  
{   Rq e|7/As  
  switch (audioType.ToLower()) ZZwIB3sNhf  
  { zBwqIJfM  
    case ("mp3"): V@s93kh  
    PlayMp3(); ,)!%^ ~v  
    break; F|/6;&*?M  
    case ("wav"): ;@Z1y  
    PlayWav(); lj8ficANo  
    break;       W"pHR sf  
  }    W/u(9  
} Nu3IYS5&  
} T-GvPl9ZJw  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 <n2'm  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 Anpp`>}N  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! #O,w{S  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 J7oj@Or9  
二、面向对象设计思想 hR:i!  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! _A& [rBm|  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: " W{rS4L  
public class MP3 +t1+1 Zv  
{ QmGK! H>3  
public void Play() l Le&q  
{ l-20X{$m:  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); "X._:||8  
} U(x$&um(l  
} m@*aA}69  
e]ST0J"  
public class WAV \fSruhD  
{ vN@04a\h  
public void Play() N+5f.c+S-  
{ VKu_ l  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); <0hVDk~  
} K4E2W9h  
} 7bE`P[  
>gq=W5vN(  
Public class MediaPlayer $G}k'[4C  
{ z#|Auc0  
  switch (audioType.ToLower()) _8-1wx  
  { Er8F_,M+  
    case ("mp3"): W!kF(O NA  
        MP3 m = new MP3(); 'qo(GGC M  
    m.Play(); Xt:j~cVA  
    break;  lA4J#  
    case ("wav"): $Jn.rX0}$  
    WAV w = new WAV();  xiQc\k$  
w.Play(); "?<`]WG\  
    break;       /#"9!8%V  
  } >b#CR/^z  
}   X}h}3+V  
  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。 fpjFO&ML  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) |F'eT 4  
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。 8@rF~^-_  
public class AudioMedia .#a7?LUH  
{ |a /cw"  
public void Play() 0$Zh4Y  
{ )@y'$)5s  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); &gC)%*I 4  
} 0pB'^Q{  
} P@n rcgM.  
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)。 \k6OP  
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: t4~?m{  
public abstract class AudioMedia 2v4&'C  
{ 5 ^l-3s?M  
public abstract void Play(); qX6zk0I a  
} VC Ay~,  
x 0vW9*&  
public class MP3:AudioMedia i!JSEQ_8  
{ '&gUAt  
public override void Play() 8Jp?@qt=$  
{ $(OL#>9Ly  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Oq3t-omXS  
} !^1oH**  
} @^-f +o  
(U.VCSn  
public class WAV:AudioMedia nHfAx/9!  
{ h]|2b0  
public override void Play() K&dc< 4DC  
{ u8<Fk !  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); u V'C_H  
} **6X9ZIX[  
} eUgKwu;  
M3GFKWQI,`  
public class MediaPlayer 6OQ\f,h@  
{   eSMno_Gt3  
  //根据需要完成任务的单向分派 ^;\6ju2  
public void Play(AudioMedia media) $m+Pl[s  
{   *_Pkb.3R  
  media.Play(); t)(>E'X x  
} 8jLO-^X<<  
} s>>lf&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)。 ,d=Dicaz  
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。 RzLeR%O  
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: Z%r8oj\n  
public abstract class VideoMedia : 9zEne4  
{ :4"b(L  
public abstract void Play();  M[R'  
} I;P!   
$"=0{H.?  
public class RM:VideoMedia ^*~4[?]S  
{ *iPBpEWC  
public override void Play() d+8|aS<A  
{ A  j>  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); )hK;27m4  
} ,qdZ6bv,]|  
} H a`V"X{}  
)$2h:dw_  
public class MPEG:VideoMedia g%4=T~  
{ n0^3F1Z  
public override void Play() . ve a[  
{ -#AO4xpI  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 3[m~6 Ys  
} Mt12 1Q&"  
} oT}Sh4Wt.  
cavzXz  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 ~@D!E/hZx  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: -N2m|%B  
W}\<}dK  
public interface IMedia cn_*,\}  
{ P$`k* v  
void Play(); &=.7-iC|W  
} + j6^g*  
s! sG)AR.J  
public abstract class AudioMedia:IMedia k~$}&O  
{ M:K4o%  
public abstract void Play(); L i`OaP$  
} Mg u=cm )  
`{S4_'  
public abstract class VideoMedia:IMedia k)fLJ9R  
{ #}'sknvM}  
public abstract void Play(); TIP H#W:v  
} jouT9~[L'  
T\T>\&nY+|  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 7I{rhA  
public class MediaPlayer YzAGhAyw  
{   };8PPR)\y  
public void Play(IMedia media) Ng1[y4R}  
{   X.ZY1vO  
  media.Play(); UTuOean ]'  
} 62/tg*)  
} sRGIHT#  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 V"sm+0J  
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。 5U JMiwP{  
  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。 <d3N2  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (_~Dyvo  
{ +r__>V,  
IMedia media = null; 5cC)&}I  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) |DoD.?v  
{ ,#80`&\%  
  case ("mp3"): _,|N`BBqd  
    media = new MP3(); Pill |4c<  
    break; 6 Zv~c(   
        //其它类型略; LGC3"z\=  
  case ("rm"): M4}zRr([.5  
    media = new RM(); &uu69)u  
    break;   d7L|yeb"  
  //其它类型略; C;rK16cn  
} xo(3<1mD  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); K db:Q0B  
player.Play(media); ]4-t*Em  
} ~2U5Wt  
)%(H'omvl  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 T Z@S?r>^  
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。 uB3Yl =P  
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。 @>hXh +!2h  
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。 >U[YSsFt6  
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: je~gk6}Y  
public interface IMediaFactory JztSP?  
{ T#R*]  
IMedia CreateMedia(); 4B=@<( H  
} Vb8{OD3PK  
:.NCS`z_  
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: hc5iIJ]  
public class MP3Factory:IMediaFactory se]QEd7]7  
{ ln=:E$jX  
public IMedia CreateMedia() YU%U  
{ KH76Vts  
  return new MP3(); WEugm603  
} {FNq&)#`  
} r*4@S~;  
//其它工厂略; -VRKQNT  
$t42?Z=N&z  
public class RMFactory:IMediaFactory *6 P)HU@  
{ {(qH8A  
public IMedia CreateMedia() Qx}hiv/  
{ _,]@xFCOH  
  return new RM(); 3!KEk?I]  
} ^>!~%Vv7!  
} ,zH\&D$>u  
//其它工厂略; 3gU*,K7  
R//S(eU68\  
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。 &dI;o$t  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: ]5i]2r1  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) _'DZoOH|VE  
{ /s~&$(d59o  
IMediaFactory factory = null; \I`g[nT|  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) e't1.%w  
{ .2:S0=xt<  
  //音频媒体 Z?tw#n[T  
  case ("mp3"): c,RY j  
    factory = new MP3Factory(); P0^7hSo  
    break; cvl1 X"  
  //视频媒体 *Wz\FixP0  
case ("rm"): 5!^DKyw:  
    factory = new RMFactory(); RI64QD  
    break;   1q;r4$n  
  //其他类型略; l>:\% ol  
} wZ =*ejo  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); K+J fU J  
player.Play(factory.CreateMedia()); ~ 'L`RJR  
} E'4 dI:  
:\8&Th}Se  
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。 $ACD6u6  
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: W8{zV_TBm  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 0ud>oh4WPR  
{ H@hHEzO  
IMediaFactory factory = null;  $>y   
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) _q dLA  
{     2 VGGSLr  
  case ("mp3"): %G>V .d  
    factory = new MP3Factory(); u9R:2ah&K  
    break; 4Z<  
    //其他类型略; /C)FS?=  
  case ("rm"): X mX .)h'Y  
    factory = new RMFactory(); $y&1.caMa  
    break;   [E/}-m6g  
  //其他类型略; )!(etB=`y  
} JqmKD4p  
IMedia media = factory.CreateMedia(); /Jci1o  
media.Play(); _ 0Ced&i  
} bB|P`l L  
"sU  ~|  
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。 [ O"8Tzr  
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。 `OmYz{*r  
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。 L=WB'*N  
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: 4\%XC F!  
mrz@Y0mgL  
<appSettings> IB+)2`  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> l]o)KM<  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> PofHe  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 'uOzC"_yF  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> \4e6\6 +  
</appSettings> nmrYBw>  
Bpw<{U  
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: ,"W.A  
private void InitMediaType() X}gnO83  
{ Du2v,n5@  
cbbMediaType.Items.Clear(); !HP/`R  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) vAMr&[  
{ j L[ hB  
    cbbMediaType.Item.Add(key); J6Q}a7I#  
} $"&U%3  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; aY7.<p*a  
} H;O PA8\n  
b_JW3l  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: U\Hd?&`9gz  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) SZ m)`r\A  
{ W=k%aB?p  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); ';z5]O~  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); -'OO6mU  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; H^no&$2`1  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, b|HH9\  
factoryDllName).Unwrap(); [d_sd  
IMedia media = factory.CreateMedia(); axW4 cS ?  
media.Play(); hj.Du+1  
} )tV^)n[w  
Z|kMoB  
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。 SLze) ?.  
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: ?)~j>1"S  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 $ (gR^L  
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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