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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) t At+5H  
STe;Sr&p  
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。 -|mABHjx*  
一、传统过程化设计思想 P; Ox|  
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: 'mF}+v^   
public class MediaPlayer T[~X~dqwn"  
{   Jp- hFD  
private void PlayMp3() lxZXz JkqZ  
{  UWI5 /R  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); N *fN&0r  
} 8J} J;Ga  
U|=y&a2Rb  
private void PlayWav() # V +e  
{ n" sGI  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); <$E8T>U  
} @y+Wl*:  
o&=m]hKpQl  
public void Play(string audioType) 5s;#C/ZZ  
{    l}JVRU{  
  switch (audioType.ToLower()) c}A^0,"z>  
  { i> ;G4  
    case ("mp3"): @ o]F~x  
    PlayMp3(); < javZJ  
    break; HO"(eDW6z  
    case ("wav"): ~jgd92`{z  
    PlayWav(); nN[,$`JD,  
    break;       C4y<+G.`  
  }   q_!3<.sf  
} tZJKB1#WbP  
} &f[[@EF7  
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。 1z)+P1nH]  
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。 b+kb7  
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! }+z}vb  
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。 OnG?@sW+4!  
二、面向对象设计思想 _QQO&0Z  
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! il: ""x7^y  
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: IySlu^a  
public class MP3 1*XqwBV  
{ -Jb I7Le  
public void Play() bcQ$S;U)  
{ 7JbN WN  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); p0Vw@R=  
} \!_ >ul  
} h-<+Pjc  
1_A< nt?'R  
public class WAV {9(N?\S1`a  
{ "F=O   
public void Play() L;Nm"[ `  
{ 8E D6C"6  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); &Oe,$%{hBh  
} 4]Krx m`8  
} #fQStO  
=h4XsV)rO  
Public class MediaPlayer dD=dPi#  
{ S^3I"B  
  switch (audioType.ToLower()) By" =]|Q  
  { ^X^4R1V)  
    case ("mp3"): 5K,Y6I&$SJ  
        MP3 m = new MP3(); 'En6h"{  
    m.Play(); $cc]pJy"}  
    break; hS<+=3 <M  
    case ("wav"): `U)~fu/\2M  
    WAV w = new WAV(); jfk`%C Ek=  
w.Play(); G"wy?  
    break;       [8<)^k  
  } A%pcPzG;  
}   60Y&)UR  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 QDs]{F#  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) |[8&5[);  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 oGa8}Vtc  
public class AudioMedia Ig~lD>dnr'  
{ Mc9%s$MT  
public void Play() t=5 K#SX}  
{ fs\l*nBig  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 2}K7(y!?u  
} Fe}Dnv)}Z  
} 2ACN5lyUS  
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)。 6Z0@4_Y@B6  
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: :A>cf}  
public abstract class AudioMedia Ovh[qm?Z  
{ .hXxh)F  
public abstract void Play(); Ab/gY$l  
} CM_FF:<tn  
m!V ?xGKJ  
public class MP3:AudioMedia ng"R[/)In  
{ \}Z5}~S  
public override void Play() `;L>[\Xi  
{ 7' ]n_-fu  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ^fa+3`>  
} ,E<(K8  
} h,"K+$  
"k[-eFz/@M  
public class WAV:AudioMedia akoK4!z  
{ -A^18r  
public override void Play() q#$Al  
{ %We~k'2f  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); :Xq qhG  
} /_rEI,[k  
} h\k@7wgu  
jvv3;lWDL.  
public class MediaPlayer xEb+sE6Z  
{   K-vG5t0$\/  
  //根据需要完成任务的单向分派 >)\x\e  
public void Play(AudioMedia media) MEf`&<t  
{   78T9"CS  
  media.Play(); p=sL KnLmZ  
} hH_&42E6  
} fyaiRn9/  
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)。 %&w 8E[  
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。 dY[ XNP  
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:  3 c #oK  
public abstract class VideoMedia uyZ  
{ |, #DB  
public abstract void Play(); $=3&qg"!  
} Vz_ac vfk^  
B /q/6Pp  
public class RM:VideoMedia wiHGTaR  
{ =A[:]),v  
public override void Play() q=Xda0c  
{ ?'SHt9b3|  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); b/;!yOF  
} nwSujD  
} c$fi3O  
d+DdDr  
public class MPEG:VideoMedia l}w9c`f  
{ }Rl^7h<!  
public override void Play() *XN|ZGl/  
{ ygI81\ D  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); w(/#isC  
} ^<u9I5?  
} $U . >]i  
,yPs4',d  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 fyHFfPEE  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: NWL\"xp `t  
%PF:OB6[|  
public interface IMedia Jr2x`^aNO  
{ V%|CCrR  
void Play(); HgVPyo  
} AlPk o($E*  
pk>p|q  
public abstract class AudioMedia:IMedia 6>  L)  
{ /i !3Fr"  
public abstract void Play(); ko7*9`  
} '>"riEk  
cpY'::5.%  
public abstract class VideoMedia:IMedia 8VWkUsOoI  
{ xJcM1>cT>  
public abstract void Play(); N"',  
} fS@V`"O6  
85{2TXQ^%=  
这样再更改MediaPlayer类的代码: H0dHW;U<1  
public class MediaPlayer |$>ZGs#  
{   76'@}wNnw  
public void Play(IMedia media) h=a-~= 8  
{   J`I^F:y*  
  media.Play(); <]w(1{q(  
} }Cs. Hm0P  
} 1K&_t  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ( M$2CL  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 t%k1=Ow5i  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 {.HFB:<!}  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) NP+*L|-;  
{ B8G9V6KS-  
IMedia media = null; j]6c_r3  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) G=VbEL^H  
{ kO)+%'L!8  
  case ("mp3"): |Q|vCWel{  
    media = new MP3(); vG2&qjY1  
    break; {J[5 {]Je[  
        //其它类型略; G+k~k/D6  
  case ("rm"): S&q(PI_"  
    media = new RM(); L_~vPp  
    break;   {hRM=f7  
  //其它类型略; 'F .tOD  
} )@hG#KMK  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); o$XJSz|6  
player.Play(media); RZL:k;}5  
} GEd JB=  
Qzh`x-S  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 wOg?.6<Kxa  
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。 WGC'k s ^  
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。 sQ05wAv  
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。 &E+2  
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: j7u\.xu9  
public interface IMediaFactory M s5L7S  
{ RX6s[uQ  
IMedia CreateMedia(); {CH *?|t  
} L2P#5B!S  
YI!@ ,t  
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: <>I4wqqb  
public class MP3Factory:IMediaFactory Fmo^ ?~b  
{ iLR^V!  
public IMedia CreateMedia() cE SSSH!m  
{ xTV3U9 v  
  return new MP3(); v[t *CpGd  
} >?yxig:_  
} @Z{!T)#}j  
//其它工厂略; ?jy6%Y#,i  
+w(>UBy-  
public class RMFactory:IMediaFactory =(%+S<}  
{ < X&{6xu  
public IMedia CreateMedia() ^+b ??K  
{ $EUlh^  
  return new RM(); SIr^\iiOB  
} klON6<w  
} *!p#1fE  
//其它工厂略; ZL{\M|@jz  
E>2~cC*  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 .*acw  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: ^9wQl!e ob  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) #G`UR  
{ W:V:Ej7 h  
IMediaFactory factory = null; +D&aE$<  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) i{.%4tA4  
{ fH6mv0  
  //音频媒体 1w|C+m/(  
  case ("mp3"): {T2=bK~  
    factory = new MP3Factory(); c u:1|gt  
    break; -w#*~Q{'*  
  //视频媒体 XzV:q!e-  
case ("rm"): p.50BcDg  
    factory = new RMFactory(); +`D,7"{Eu  
    break;   Okt0b|=`1*  
  //其他类型略; [ _N w5_  
} x.ZW%P1  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ,y%4QvG7a  
player.Play(factory.CreateMedia()); hCvK2Xu   
} Aq~}<qkIF+  
"z/)> ?Wn  
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。 5S&'O4yz^  
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?4L>'  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )!tqock*v  
{ 'Bc{N^  
IMediaFactory factory = null; gZ b +m  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) n +R3  
{     _RI!Z   
  case ("mp3"): a"6AZT"8  
    factory = new MP3Factory(); YrRD3P.P  
    break; BZr$x8%ki  
    //其他类型略; % bpVK~z  
  case ("rm"): V% PeZ.Xv  
    factory = new RMFactory(); X_tc\}I]  
    break;   VP\'p1a  
  //其他类型略; "?r=n@Kv  
} 9f/RD?(1O  
IMedia media = factory.CreateMedia(); '1u!@=.\G  
media.Play(); rQ+2 -|#  
} -hjGPu  
S="teH[  
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。 WhY8#B'?  
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。 gs?=yNL  
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。 6%nKrK  
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: %%-hax.x0X  
1_Ag:> #X  
<appSettings> :p6.v>s8  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> IC[iCrB  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> ]`S35b  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> ?oKY"C8/  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> h%0hryGB  
</appSettings> b7nER]R  
sh|@X\EZO  
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: @j vF[wi;  
private void InitMediaType() 6gSo>F4=  
{ X Nm%O  
cbbMediaType.Items.Clear(); XX@@tzN  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) 6n}5>GSF  
{ M:*^k  
    cbbMediaType.Item.Add(key); Q8^fgI|  
}  ,m^@S  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Xgs 31#K  
} 8T2iqqG/1  
:^Ouv1!e1  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: |i-d#x8  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) %%=PpKYtSD  
{ /6$8djw  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 9sR?aW^$,/  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); l-GQ AI8  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; Mr8r(LGY  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 8D[,z 7n  
factoryDllName).Unwrap(); :gvw5h%  
IMedia media = factory.CreateMedia(); mF|7:zSo  
media.Play(); y&$mN  
} !oDX+hd,%>  
LZ"yMnhOf  
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。 H+VKWGmfG  
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: Wg3\hv29  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 :())%Xu3  
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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