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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) ax'Dp{Q  
&{ntx~Eq  
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。 };29'_.."x  
一、传统过程化设计思想 k&yy_r   
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: {K_YW  
public class MediaPlayer D-~HJ  
{   j$N`JiKM  
private void PlayMp3() |44CD3A%  
{ ++Az~{W7  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); cf@:rHB}  
} h#;fBQ]   
7-6_`Q2}Y  
private void PlayWav() $?wX*  
{ vE6/B"b  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ~wh8)rm  
} ~)sb\o  
WoesE:NiR  
public void Play(string audioType) C0KP,JS&  
{   *kZJ  
  switch (audioType.ToLower()) O:p~L`o>>  
  { AkT_ZU>  
    case ("mp3"): m' z<d  
    PlayMp3(); #HM0s~^w&  
    break; [u,B8DX  
    case ("wav"): RrKs!2sCT  
    PlayWav(); sL+/Eeb` c  
    break;       S WYiI  
  }   "4n_MV>p  
} 8%vk"h:u:  
} JF24~Q4P  
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。 J|,| *t  
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。 cnhYrX^  
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! 5 F H#)  
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。 Q9FY.KUM  
二、面向对象设计思想 {Qlvj.Xw  
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! ;Q? Qwda  
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: N ?0V0B  
public class MP3 rs 7R5 F  
{ A%%WPBk{O  
public void Play() rw8db'  
{ zF\k*B  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); wzP>Cq  
} SijC E~P  
} }3M\&}=8  
&d9";V"E  
public class WAV *hFT,1WE=+  
{ vF1] L]z:?  
public void Play() LD]XN'?"W  
{ gd/W8*NFR  
  MessageBox.Show("Play the wav file.");  Ur]5AJ  
} )jCAfdnCs  
} z`f1|Ok  
"m/0>UU0  
Public class MediaPlayer 9dSKlB5J  
{ =(.HO:#  
  switch (audioType.ToLower()) 2l8jw:=H  
  { bWjW_$8  
    case ("mp3"): ,#D &*  
        MP3 m = new MP3(); d}ue/hdw  
    m.Play(); ^om(6JL2  
    break; s.Yywy  
    case ("wav"): 9J0m  
    WAV w = new WAV(); U,aV {qz  
w.Play(); '.d el7s  
    break;       au0)yg*V1  
  } >qAQNX  
}   v=9:N/sW  
  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。 ,%>/8*  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) $+:_>n^#/  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 0u -'{6  
public class AudioMedia Jr 9\j3J{  
{ & 7JCPw  
public void Play() 95?$O~I  
{ ;]vE"Mx$  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); 5BTQJa  
} VY Va8[}  
} zcP_-q]1  
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)。 lE$X9yIt  
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: sq-[<ryk  
public abstract class AudioMedia a|lcOU  
{ N[ E t  
public abstract void Play(); om;jXf}A  
} cFD(Ap  
PHZA?>Q7Z  
public class MP3:AudioMedia C+*: lLY  
{ Rf2;O<  
public override void Play() 'd0]`2tVg4  
{ u= !?<Q  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); O62H4oT  
} V. \do"m  
} ?5jkb  
OpUC98p?@  
public class WAV:AudioMedia trtI^^/%  
{ |brl<*:  
public override void Play() iS=} | 8"  
{ 4CfPa6_  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ZIkXy*<(  
} |V%Qp5 XJ  
} $(.[b][S  
Y2QlK1.8V  
public class MediaPlayer l#V"14y  
{   ~48Uch\LG:  
  //根据需要完成任务的单向分派 MU%C_d%.  
public void Play(AudioMedia media) -~]*)&  
{   qmv%N  
  media.Play(); Da)9s %_4  
} YYZE-{ %  
} cZ%weQa#N)  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 *d?,i -Q.+  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 *siS4RX2  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: |*i0h`a  
public abstract class VideoMedia 7`|$uIM`  
{ $Rd74;edn  
public abstract void Play(); *|a_(bQ4@  
} 5e6]v2 k  
#3\F<AJ<VB  
public class RM:VideoMedia yzgDdAM  
{ /i"L@t)\t  
public override void Play() YeptYW@xfw  
{ E@Q+[~H}  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); ^MKvZ DOP  
} ,*}SfCon  
} (7;}F~?h  
AQQeLdTq  
public class MPEG:VideoMedia s(r(! FZ  
{ ]fnc.^{  
public override void Play() L6J=m#Ld  
{ s+h`,gg9  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); %Z}A+Rv+*m  
} XGbtmmQG  
} E5/-?(N  
M(0:>G  
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。 Z Z\,iT  
  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: I+kDx=T !  
%q`_vtUT  
public interface IMedia g3Xq@RAJc  
{ BD\xUjd?)Q  
void Play(); R'uM7,7  
} q6%jCt2'  
`Q' 0l},  
public abstract class AudioMedia:IMedia 0 ua.aL'  
{ ggzg, ~V  
public abstract void Play(); hwSn?bkw  
} LIT{rR#8  
Gp6|M2Vu_5  
public abstract class VideoMedia:IMedia :1PT`:Y  
{ 1I<D `H%  
public abstract void Play(); D[-V1K&g  
} 7D@O:yO  
hdXdz aNS  
这样再更改MediaPlayer类的代码: F)z]QJOw  
public class MediaPlayer KtG|m'\D  
{   Uw8O"}U8  
public void Play(IMedia media) 4'cdV0]  
{   t"cGv32b  
  media.Play(); c0sU1:e0  
} C1:efa<wV  
} y9cW&rDH  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 hl(M0cxEWP  
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。 ' jf$3  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 mg;+Th &  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) C{`+h163\  
{ )[.FUx  
IMedia media = null; \25Rq/&w  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) T<=Ci?C v  
{ !iN=py  
  case ("mp3"): d OQU#5  
    media = new MP3(); w4\b^iJz  
    break; f R$E*Jd  
        //其它类型略; {0 IEizQ|i  
  case ("rm"): h# c.HtVE  
    media = new RM(); ,edX;`#  
    break;   )hGRq'WA=  
  //其它类型略; :aS8%m  
} F4xYfbwY"]  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); |JC/A;ZH  
player.Play(media); w+)MrB-}  
} swss#?.se  
s5F,*<  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 jQxv` H  
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。 sgW*0o  
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。 {dM18;  
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。 dMK| l   
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: JS]6jUB<B  
public interface IMediaFactory TRW{` b[  
{ "CI#2tnL7  
IMedia CreateMedia(); }1 = V`N(  
} oJE~dY$Q  
TcPYDAa  
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: 5V;BimI  
public class MP3Factory:IMediaFactory )kfj+/  
{ NokAP|<y  
public IMedia CreateMedia() 1:h{( %`&  
{ 56T<s+X>  
  return new MP3(); kq&xH;9=.  
} +Wrj%}+  
} ,_ }  
//其它工厂略; i0; p?4`m  
e<2?O  
public class RMFactory:IMediaFactory `O4Ysk72x9  
{ TUuw  
public IMedia CreateMedia() ZV=O oL t,  
{ 1$2'N~`#U  
  return new RM(); dtD)VNkBZ  
} mxt fKPb  
} Y3KKskhLx  
//其它工厂略; 4iMo&E<  
CV&+^_j'k  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 SEu1M}+E  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: b9b384Q1O  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) gmtp/?>e  
{ Jn!-Wa,  
IMediaFactory factory = null; f86h"#4  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) =m]|C1x  
{ ^x8*]Sz#x  
  //音频媒体 "& h;\hL  
  case ("mp3"): <mN.6@*{  
    factory = new MP3Factory(); 0/z=G!z\  
    break; JDeG@N$  
  //视频媒体 hUN]Lm6M  
case ("rm"): =8:m:Y&|`G  
    factory = new RMFactory(); jYE<d&Cq  
    break;   {/d<Jm:  
  //其他类型略; pm`BMy<5PU  
} *Y'nDv6_P  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); YL*yiZ9  
player.Play(factory.CreateMedia()); 4&]Sb}  
} `L n,qiA  
.;nU" a3'  
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。 I.#V/{J  
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: n3Uw6gLD  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) CEbZj z|  
{ aly1=j  
IMediaFactory factory = null; ^~\cx75D  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) >.'rN>B+  
{     Ldqn<wNnI  
  case ("mp3"): j_YpkKh en  
    factory = new MP3Factory(); m?wPZ^u  
    break;  @Tk5<B3  
    //其他类型略; <=D !/7$ O  
  case ("rm"): eb%`ox@&  
    factory = new RMFactory(); R <Mvwu  
    break;   bn$a7\X-  
  //其他类型略; =LLix . >  
} E$!0h_.(  
IMedia media = factory.CreateMedia(); nM]Sb|1:  
media.Play(); YB?yi( "yL  
} J" :R,w`  
v',%   
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。 E d6k7  
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。 2L?jp:$;X  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 }_,1i3Rip  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: W%$sA}O  
Q[sj/  
<appSettings> i b$2qy  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> |KH981  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> 5ZpU><y  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> abAX)R'  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> H$G`e'`OZ  
</appSettings> N`o[iHUj \  
)g;*u,C  
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: {DfXn1Cg0U  
private void InitMediaType() Rb!V{jQ  
{ pCOtk'n  
cbbMediaType.Items.Clear(); UqsJ44QEZ  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) ,dyCuH!B  
{   %4  
    cbbMediaType.Item.Add(key); {|:ro!&  
} (tY0/s  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; Eu;f~ V  
} Tw`n3y?  
$eqwn&$n  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: FR5P;Yz%H  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) acG4u+[ ]  
{ J*I G]2'H  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); s1"dd7&g'  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); `?M?WaP  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; yxz)32B?  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, uu5L9.i9  
factoryDllName).Unwrap(); Xu[(hT6  
IMedia media = factory.CreateMedia(); qhE1 7Hf  
media.Play(); 8 16OV  
} ph5rS<  
CN(}0/  
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。 [9c|!w^F  
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: c}$C=s5 h}  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 +c+i~5B4  
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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