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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) qYu!:xa8  
&A5[C{x  
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。 TNPGw!  
一、传统过程化设计思想 FO'. a  
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: ZV<y=F*~f  
public class MediaPlayer Ff#N|L'9_  
{   fN*4(yw  
private void PlayMp3() ,YMdXYu`s  
{ k#=leu"I  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); EPd.atA  
} +zdq+<9X  
piiQ  
private void PlayWav() 98%tws`  
{ A_q3p\b  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 8s5ru)  
} eUw;!Du  
-WW!V(~p  
public void Play(string audioType) L pi _uK  
{   ,cO)Sxj  
  switch (audioType.ToLower()) $ p1EqVu  
  { 2,e|,N"zN  
    case ("mp3"): |xgCV@  
    PlayMp3(); 8H`l"  
    break; qyBK\WqaP  
    case ("wav"): )J6b:W  
    PlayWav(); fi4/@tV?$L  
    break;       eP'kY(g8   
  }   sK9h=J;F/  
} -qCJwz30  
} ?>\]%$5o  
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。 $Q$d\Yvi  
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。 vLT12v:)`  
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! fm:{&(  
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。 zUgkY`]:BJ  
二、面向对象设计思想 k#r7&Y  
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! 1]3bx N  
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:  { e  
public class MP3 ZE(RvPW  
{ Sl<-)a:  
public void Play() NCM{OAjS5U  
{ N8(x),  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); .Zt/e>K&  
} 0JRB Nh  
} WT {Cjn  
Vq7 kA "  
public class WAV "yq;{AGOGl  
{ BMj&*p8R  
public void Play() ]<_!@J6k  
{ %C][E^9  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); >]|^ Ux,WZ  
} dvWlx]'  
} ?'#;Y"RT  
(X7yNIPfA  
Public class MediaPlayer ~u`! Gi  
{ EkAqFcKLq  
  switch (audioType.ToLower()) yrYaKh  
  { ,v5>sL  
    case ("mp3"): &+{xR79+&  
        MP3 m = new MP3(); 0|Ft0y`+  
    m.Play(); ?&nz  
    break; i@j ?<  
    case ("wav"): <:7e4#  
    WAV w = new WAV(); )ZU#19vr7  
w.Play(); lz0]p  
    break;       KIY_EE$?  
  } 8=Y|B5   
}   43Uy<%yb>}  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ^[z\KmUqt  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) )3\rp$]1  
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。 |w]i$`3'I  
public class AudioMedia &ziB#(&:H  
{ 8A]q!To  
public void Play() ;B7|tajd  
{ "lzg@=$|)  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 5e8-?w% e  
} g\nL n#  
} A"ph!* i{  
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)。 kRa$jD^?  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: jtpNo~O  
public abstract class AudioMedia &'2l_b  
{ Z:gsguX  
public abstract void Play(); Z$K%@q,10+  
} "Ksd9,J\b  
l>P~M50D?{  
public class MP3:AudioMedia *YOnX7*Km  
{ o@~gg *  
public override void Play() }4`YdN  
{ xT( .#9  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); GuDD7~qxY  
} }33Au-%*  
} ;.m[&h 0  
n ,%^R  
public class WAV:AudioMedia (P] ^5D  
{ V"p*Jd"w  
public override void Play() B>L^XGq  
{ Z{)|w=  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); #!j&L6  
} sJYX[  
} jo:p*Q "F  
bbA<Zp  
public class MediaPlayer j*\MUR=  
{   )p](*Z^  
  //根据需要完成任务的单向分派 GDe$p;#"9g  
public void Play(AudioMedia media) >%A=b}VS  
{   Y{{,62D  
  media.Play(); Du4?n8 o  
} *Y>'v%  
} fkG"72 95A  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 L7="!I  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 3CL:VwoW  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: RS=7W._W  
public abstract class VideoMedia fP*C*4#X  
{ KDzIarC  
public abstract void Play(); 7cSvAX0Z.  
} 0drc^rj !  
j}Mpc;XOc  
public class RM:VideoMedia M/ \~  
{ BNLall  
public override void Play() P l ,M>IQ  
{ v3]M;Y\  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); N#qoKY(#  
} wOSNlbQ5jl  
} O3^@"IY  
9$t@Gmn  
public class MPEG:VideoMedia [)KfRk?};2  
{ sbb{VV`I  
public override void Play() FpYoCyD}  
{ I!%@|[ Ow  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); `Q[$R&\  
} e=C,`&s z  
} \Bf{/r5x  
ON^u|*kO  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 g:V6B/M&  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: 7wiu%zfa:=  
eLWzd_ln  
public interface IMedia ![Y$[l  
{ ijT^gsLL  
void Play(); IEj`:]d  
} Z r*ytbt  
FL}8h/  
public abstract class AudioMedia:IMedia @bE?WXY  
{ H$HhB8z3  
public abstract void Play(); !ym5' h  
} Z!6G (zz:>  
~Y$1OA8  
public abstract class VideoMedia:IMedia Il[WXt<S  
{ $NSYQF%aO  
public abstract void Play(); O5"80z38[  
} VzNH%  
;* Jd#O  
这样再更改MediaPlayer类的代码: hy rJu{p  
public class MediaPlayer pwQ."2x  
{   v?t+%|dzA  
public void Play(IMedia media) 0J B"@U&-  
{   n%hnL$!z  
  media.Play(); vOU -bF%u  
} ekXHfA!i%  
} :2+:(^l  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 a$-ax[:\sm  
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。 pQ JZE7S  
  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。 W@LR!EW)  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) hHQt4 r'd  
{ #=c%:{O{4R  
IMedia media = null; \qPrY.-  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) \(s ";@  
{ 3Hr%G4  
  case ("mp3"): qx NV~aK  
    media = new MP3(); _,QUH"  
    break; bzTM{<]sv  
        //其它类型略; G"(!5+DLy  
  case ("rm"): [VH t#JuN,  
    media = new RM(); #k6T_ki  
    break;   SqLKF<tY]/  
  //其它类型略; [ CY=  
} j@f(cRAf#  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); #:X :~T  
player.Play(media); <U";V)  
} 7(-<x@e  
?UzHQr  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 ~V5jjx*  
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。 a7ty&[\  
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。 CEiG jo^  
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。 uFgw eOJ  
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: j&r5oD;  
public interface IMediaFactory GOjri  
{ idQr^{  
IMedia CreateMedia(); {Ffr l(*  
} x1Uj4*Au  
/T0|<r!c  
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: ^"I!+Teb  
public class MP3Factory:IMediaFactory lnhZ!_  
{ . Hw^Nx  
public IMedia CreateMedia() !q?}[E2  
{ 8GX@76o  
  return new MP3(); "&~Um U4CN  
} *@< jJP4  
} ;)*Drk*t,  
//其它工厂略; 6Yu8ReuL  
y}8j_r  
public class RMFactory:IMediaFactory 5E]I  
{ #Uo 9BM  
public IMedia CreateMedia() UCFef,VW  
{ dCBJV  
  return new RM(); iqpy5  
} |1EM )zh6  
} i4l?q#X  
//其它工厂略; ><Z2uJZ4x  
!.!Ervi!N  
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。 SI\zW[IL  
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: rd6?;K0  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ^K8Ey#T  
{ tkA '_dcIC  
IMediaFactory factory = null; 7@:uVowQ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) qzXch["So  
{ N:0mjHG  
  //音频媒体 Pp?J5HW  
  case ("mp3"): ^ `!6Yax?  
    factory = new MP3Factory(); yZ K j>P1  
    break; TMbj]Mso  
  //视频媒体 z7}@8F  
case ("rm"): 75a3H`  
    factory = new RMFactory(); 3S Dw-k  
    break;   E0w>c'kH  
  //其他类型略; S%'t )tt,  
} Y?Xs Z  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 3ILEc:<0J  
player.Play(factory.CreateMedia()); B?k75G  
} 4e* rBTl  
~"8b\oLW  
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。 f>dWl$/_s  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: M Su_*&j9T  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) r'"H8>UZ%  
{ `Q,03W#GJ%  
IMediaFactory factory = null; ?me0J3u_  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) &GX pRo  
{     @hp@*$#& 9  
  case ("mp3"): >%t"VpvR  
    factory = new MP3Factory(); PKk_9Xd  
    break; \ 7jK6;R<  
    //其他类型略; S'q (Qo  
  case ("rm"): //xxSk  
    factory = new RMFactory(); |?g k%g  
    break;   (wkeo{lx  
  //其他类型略; [+UF]m%W  
} |-bAz t  
IMedia media = factory.CreateMedia(); <a; <|Fm.  
media.Play(); h",kA(+P  
} ><+wHb  
S U04q+  
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。 n1X7T0'  
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。 2+50ezsId  
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。 !A qSG-  
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: R]H/Jv\'  
}9=VhC%J  
<appSettings> Bg {"{poy  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> -Z9e}$q$,  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> JHBX'1GQa  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> sSU p7V  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> `*^ f =y  
</appSettings> N2WQrTA:S+  
"6o}g.  
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: U,\3 !D0jt  
private void InitMediaType()  Q#i[Y?$L  
{ DHQavHqbZ  
cbbMediaType.Items.Clear(); edD19A  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) bkTk:-L5:  
{ N$i!25F`  
    cbbMediaType.Item.Add(key); qX>mOW^gT8  
} ')zdI]@ M  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; d?)k<!fJk  
} _XvSe]`f`  
5=(fuY3  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: Y {a#2(xn  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) u[k0z!p_ c  
{ yL{X}:;}  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower();  *Yj!f68  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 9l<f?OzAO  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ~qekM>z  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, zT4SI'r?f  
factoryDllName).Unwrap(); ap,%)on^  
IMedia media = factory.CreateMedia(); = wEU+R_#o  
media.Play(); _9*3Mr)2N  
} ^VabXGzo#  
h)7hk*I  
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。 :@K 1pAh4  
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: /{il;/Vj  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 O7vJ`K(!  
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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