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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) < }3c%Q1  
? 5qo>W<7  
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。 _ G!lQ)1  
一、传统过程化设计思想 s9<fPv0w  
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: -BNlZgk-^  
public class MediaPlayer QJ`#&QRp  
{   y#AwuC K  
private void PlayMp3() o?f7_8fG  
{ aPq9^S*  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ,R1`/aRy  
} D@yg)$;z  
VJX{2$L  
private void PlayWav() XB)e;R  
{ 7 N?x29  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 5O Ob(  
} s7C oUd2  
Hut au^l  
public void Play(string audioType) zn T85#]\@  
{   "-4V48ci  
  switch (audioType.ToLower()) PnsQ[}.  
  { E/ <[G?  
    case ("mp3"): 8=!M0i  
    PlayMp3(); "msCiqF{z  
    break; x=yU }lsV  
    case ("wav"): x-0IxWD%  
    PlayWav(); xQ62V11R6  
    break;       8{HeHU  
  }   /LM*nN$%  
} W>Y8 u8  
} .$DB\jJXjV  
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。 <R7* 00  
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。 `)F lb|da  
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! eB78z@  
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。 U A T46  
二、面向对象设计思想 _7YAF,@vT  
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! p;:tzH\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: aW7{T6.,  
public class MP3 (}fbs/8\p  
{ )p"37Ct?  
public void Play() #D3e\(  
{ Hw5\~!FX  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 0}qij  
} />XfK,c-  
} "_ b Sy  
PNXZ3:W  
public class WAV J.:"yK""  
{ e| (jv<~r  
public void Play() y UQ;tTI  
{ GBvB0kC)c  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); VuwBnQ.2k  
} j?1\E9&4-Q  
} lph3"a^  
%5*gsgeI  
Public class MediaPlayer ](NSpU|*  
{ :tM|$TZ  
  switch (audioType.ToLower()) Z!C\n[R/  
  { -Q;5A;sr2  
    case ("mp3"): 6rL'hB!!]*  
        MP3 m = new MP3(); j4le../N  
    m.Play(); GEwgwenv  
    break;  M}}9  
    case ("wav"): )$yqJ6y5  
    WAV w = new WAV(); {o7ibw=E)  
w.Play(); h[3N/yP  
    break;       c6s*u%+},  
  } "uCx.Q9 ef  
}   T1;yw1/m5\  
  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。 ]y$D@/L@  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) r!yrPwKL  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 71cc6T  
public class AudioMedia mwCNfwb:  
{ -B$oq8)n*  
public void Play() US'X9=b_  
{ kR6rf_-[  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 88h-.\%Z  
} +Bv{A3E9  
} whoz^n3NE  
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)。 X#5dd.RR  
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: skdSK7 n  
public abstract class AudioMedia pq*b"Jku1  
{ ppVjFCv0<  
public abstract void Play(); BgD;"GD*W  
} h|dVVCsN  
jgYUS@}  
public class MP3:AudioMedia p*W4^2(d  
{ 5JDqSz{  
public override void Play() {gl-tRC3  
{ ][:6En}  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _x z_D12  
} E3.=|]W'  
} }f^r@3Cb3  
eGvHU ;@  
public class WAV:AudioMedia jfl7L"2  
{ b ^ ly  
public override void Play() ?AyG!F  
{ R+gh 2 6e  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); zUXqTcj  
} P$.Azrl  
} $2 Ox;+  
s>~!r.GC  
public class MediaPlayer (G} *ho  
{   ag14omM-  
  //根据需要完成任务的单向分派 > zh%CF$  
public void Play(AudioMedia media) v@`#!iu  
{   6,uW{l8L  
  media.Play(); s[h'W~  
} -n!.PsGO>  
} I o7pp(  
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)。 9fvy)kX;s  
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。 ;38DBo  
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: sqei(OXy  
public abstract class VideoMedia i5|A\Wv"  
{ J^pL_  
public abstract void Play(); >AV-i$4eQ@  
} xv's52x  
s}`ydwSg8  
public class RM:VideoMedia w@nN3U+  
{ ;_of'  
public override void Play() waQNX7Xdn  
{ }Nl-3I.S^  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); QgEG%YqB  
} g$?B!!qT  
} f'aUo|^?  
"2 ma]Ps  
public class MPEG:VideoMedia R"!.|fH6  
{ +=|Q'V  
public override void Play() n O$(\ z)  
{ {08UBnR  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); iF{eGi  
} )1lR;fD  
} c3P  
"Hg.pDNZ  
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。 :bW}*0b-  
  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: ]Tf.KUm  
mDvZ 1aj  
public interface IMedia KZ`d3ad  
{ :"3WCB  
void Play(); Bg"b,&/^u  
} @YU}0&  
~ra2Xyl  
public abstract class AudioMedia:IMedia +~  :1H.  
{ b,~4O~z  
public abstract void Play(); ToCB*GlL  
} wP6~HiC  
O%tlj@?  
public abstract class VideoMedia:IMedia $9+}$lpPd  
{ R5r )01  
public abstract void Play(); >UE_FC*u  
} jkFS=eonK  
r{#od 7;  
这样再更改MediaPlayer类的代码: `{N0+n  
public class MediaPlayer ZJ 8~f  
{   z~A||@4'  
public void Play(IMedia media) <!Nj2>  
{   rV"<1y:g  
  media.Play(); ,@/b7BVv  
} ;q6: *H/  
} 2l{g$44  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ^uMy|d  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 9 vmH$  
  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。 uz&CUvos  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) R6h(mPYA  
{ I/Hwf  
IMedia media = null; O!hg@[\B+  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) vE>J@g2#  
{ +Ys<V  
  case ("mp3"): ?c+_}ja,  
    media = new MP3(); /wKW  
    break; Aw;~b&.U{_  
        //其它类型略; gZM\RJZ_  
  case ("rm"): {|^9y]VFu  
    media = new RM(); Um4 }`  
    break;   tUGnD<P  
  //其它类型略; s59v* /  
} *["9;_KD  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); FdKp@&O+1  
player.Play(media); @%O"P9;s  
} `]FA} wC  
Vu*yEF}  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 yj `b-^$?  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 M9_ y>N[0  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 a,#f%#J\  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 H(lq=M0~  
虽然这里有两种不同类型的媒体AudioMedia和VideoMedia(以后可能更多),但它们同时又都实现IMedia接口,所以我们可以将其视为一种产品。媒体工厂接口如下: ..Zuy|?w  
public interface IMediaFactory b DeHU$  
{ !Q*.Dw()[  
IMedia CreateMedia(); 9FP6Z[4  
} mSY;hJi  
S s@\'K3e  
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: NC>rZS]  
public class MP3Factory:IMediaFactory X<x"\Yk  
{ @r%[e1.  
public IMedia CreateMedia() ;? '`XB!  
{ %q;3b fq@N  
  return new MP3(); yXh=~:1~  
} (i.MxG Dd  
} ]N*q3y|)  
//其它工厂略; 0F1 a  
drBWo|/  
public class RMFactory:IMediaFactory `a ["`N^  
{ lV?rC z  
public IMedia CreateMedia() )xiic3F  
{ zQ(li9  
  return new RM(); <dV|N$WV  
} VSx[{yn  
} 2L[/.|  
//其它工厂略; e=o<yf9>Q  
k v,'9z  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 >5% o9$|z  
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: e-ljwCD  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) K,&)\r kzD  
{ ecA:y!N  
IMediaFactory factory = null; g:dw%h  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) mv/'H^"[_  
{ `4'v)!?  
  //音频媒体 rqxoqcZ  
  case ("mp3"): mEa\0oPGB  
    factory = new MP3Factory(); \;&j;"c,W  
    break; :2^%^3+V  
  //视频媒体 KqP! ={>"  
case ("rm"): SuB;Nb7r`  
    factory = new RMFactory(); |qH-^b.F  
    break;   yH;=Y1([  
  //其他类型略; ` Xhj7%>  
} =<YG0K  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 2o] V q  
player.Play(factory.CreateMedia()); ~ k/'_1)c  
} _VMW-trG  
zy(sekX;  
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。 k:Da+w_'1  
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: t.t$6+"5We  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) |g;hXr#~  
{ 4'Z=T\:  
IMediaFactory factory = null; .2q7X{4=  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) b2aPo M=  
{     :7K cD\fCj  
  case ("mp3"): \zR@FOl`q  
    factory = new MP3Factory(); ()6(eRGJ  
    break; {CG%$rh  
    //其他类型略; {VE\}zKF  
  case ("rm"): #Q.A)5_  
    factory = new RMFactory(); y#F( xm+L  
    break;   -8-  
  //其他类型略; #(j'?|2o%  
} - K0>^2hh  
IMedia media = factory.CreateMedia(); /csj(8^w  
media.Play(); c/DB"_}!a  
} 1.+0=M[h  
m=jxTZK  
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。 (TM1(<j  
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。  )o`|t  
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。 &W`."  
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: !f2f gX  
dT4?8:  
<appSettings> W=|sy-N{2  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> *IG} /O.VT  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> St7ZyN1  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" />  qa)X\0  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> )cJ9YKKy  
</appSettings> *v 1hMk  
u27K 0}  
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: O68/Hf1W  
private void InitMediaType() =e=sK'NvD  
{ 3.Z}2F]  
cbbMediaType.Items.Clear(); .t*MGUg  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) FloCR=^H  
{ z$ZG`v>0  
    cbbMediaType.Item.Add(key); rz+)z:u  
} l tE`  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Eyv%"+>  
} u|&"l  
Hphvsre<  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 0"o%=i;  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) w[}5qAI5*f  
{ Jte:U*2  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); LG0+A}E=C  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); a'u:1C^\  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; BF{v0Z0/}k  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ?9'Ukw` g  
factoryDllName).Unwrap(); Xb6X'rY  
IMedia media = factory.CreateMedia(); }K1v=k  
media.Play(); h}r.(MVt  
} U2 m86@E  
-7,xjn  
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。 ;*>Y8^K&Q  
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: EVZuwbO)|  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 &o%IKB@  
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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