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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) Jt[,V*:#  
\ @ fKKb|  
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。 <=V{tl  
一、传统过程化设计思想 gXlcB~!  
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: 5.*,IedY  
public class MediaPlayer KzP{bK5/  
{   `IEA  
private void PlayMp3() .9J}Z^FD  
{ =kfa1kD&{  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ^86M 94k  
} Av?R6  
!:m.-TE  
private void PlayWav() w|6/i/X  
{ "p*'HQ  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); E*u*LMm  
} Q#G xo  
N[e,%heR  
public void Play(string audioType) +C8O"  
{   \yu7,v  
  switch (audioType.ToLower()) Ps>:|j+  
  { 0F@~[W|2  
    case ("mp3"):  [#C6K '  
    PlayMp3(); Hf@4p'  
    break; !8[T*'LJ-  
    case ("wav"): In^mE(8YO  
    PlayWav(); L7Hv)  
    break;       =T,Q7Dh  
  }   = V2Rq(jH  
} RARA_tii  
} :Y\ ~[Y  
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。 5, ,~k=  
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。 E<Zf!!3  
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! N?ccG\t  
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。 C[<}eD4bV  
二、面向对象设计思想 Q $}#&  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! D9[19,2r`  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: U?sHh2*  
public class MP3 X7huc*  
{ ()IZ7#kL?  
public void Play() ?E"192 ,z@  
{ !:!(=(4$P  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); L@{'J  
} IQ @9S  
} ]JjS$VMauX  
Q?i_Nl/|  
public class WAV xqzeBLU  
{ hK3-j;eg  
public void Play() iHGVR  
{ T0tX%_6`  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); j|[rT^b@  
} 2L~Vr4eHG  
} #QoWneZ  
bO\++zOF  
Public class MediaPlayer `/PBZnj  
{ |CDM(g>%  
  switch (audioType.ToLower()) D<6$@ZJ  
  { lH4Nbluc^  
    case ("mp3"): b!]O]dk#  
        MP3 m = new MP3(); ?Fl}@EA#M  
    m.Play(); l&ueD& *4&  
    break; fWmc$r5n](  
    case ("wav"): ChTq!W  
    WAV w = new WAV(); +Ww] %`_  
w.Play(); R.rc h2  
    break;       !0,q[|m  
  } |Gf<Ql_.4  
}   fEZuv?@  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 o}v<~v(  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) /y G34) aB  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 LeLUt<4~  
public class AudioMedia ,a{85HLr]  
{ ]eKuR"ob0  
public void Play() hI:.Qp`r  
{ ~S/oW89  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); r%.k,FzGZY  
} ?:\/-y)Sp  
} t(#9.b`W)  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 ?}KRAtJ8  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: &>zH.6%$  
public abstract class AudioMedia @ wR3L:@  
{ i//H5D3  
public abstract void Play(); ^cYB.oeu  
} #%"G[B  
L]kBY2c  
public class MP3:AudioMedia <gF]9%2E  
{ 5bLNQz\WJ  
public override void Play() bTum|GWf  
{ |8k1Bap`z  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); mXRkR.zu+  
} 1,fR kQ  
} #d@wjQ0DW  
sUG!dwqqd  
public class WAV:AudioMedia 1CB&z@  
{ eN=jWUoCh  
public override void Play() l{[@Ahb}?  
{ gK rUv0&F  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 7_I83$p'  
} pa!BJ]~  
} B7 s{yb  
TPN+jK  
public class MediaPlayer KnG7w^  
{   zS%XmS\  
  //根据需要完成任务的单向分派 LCB-ewy#E  
public void Play(AudioMedia media) Hm2Y% 4i%  
{   nJ;^Sz17Q  
  media.Play(); |[.-pA^  
} l!tR<$|  
} dVbFMQ&  
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)。 36=aahXd\  
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。 (GC]=  
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: q/ljH_-  
public abstract class VideoMedia bT ,_=7F  
{ ?4b0\ -  
public abstract void Play(); cwmS4^zt8  
} c]^P$F8U  
Af _4Z]F  
public class RM:VideoMedia sT)>Vdwf_  
{ joe)b  
public override void Play() zy,SL |6:  
{ *z~,|DQ(A  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); Ev7.!  
} P{o)Ir8Tt  
} kq}byv}3I  
G8av5zR  
public class MPEG:VideoMedia ?AyxRbk  
{ zZ%[SW&vC  
public override void Play() aw*]b.f  
{ Z*k(Q5&U  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 0/GBs~P  
} Lwl1ta-  
} $*0-+h  
IJ Jp5[w  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 9#z$GO|<  
  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: ^-"Iw y  
uPfz'|,  
public interface IMedia eAlOMSL\  
{ FOk&z!xYKd  
void Play(); Pe@# 6N`  
} "6jt$-?  
a}y b~:TC  
public abstract class AudioMedia:IMedia nm5DNpHk  
{ IhNX~Jg'^  
public abstract void Play(); p~w] ~\  
} JQ%hh&M\0  
oP,*H6)i  
public abstract class VideoMedia:IMedia E f\|3D_  
{ v5M4Rs&t  
public abstract void Play(); HP8J\`  
} (  cs  
!8G)` '  
这样再更改MediaPlayer类的代码: aGbG@c8PRi  
public class MediaPlayer uRb48Qy2  
{   /WnCAdDgZ  
public void Play(IMedia media) {xZY4b2  
{   Ph=NH8  
  media.Play(); ps<E f  
} tc'iKJ5)  
} uY5|Nmiu  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ({E,}x  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 @ [;'b$T$  
  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。 8Yq06o38C  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) MZt#T+b  
{ .) Ej#mk  
IMedia media = null; ZO%^r%~s  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) TQ(q [:>  
{ D)-LZbPa  
  case ("mp3"): ;U'\"N9  
    media = new MP3(); 4;YP\{u  
    break; =p;cJ%#2]'  
        //其它类型略; O<$w-(  
  case ("rm"): NZ1B#PG,c  
    media = new RM(); 4FaO+Eo,8  
    break;   T ~xVHk1  
  //其它类型略; 3 `_/h' ~  
} \Eh5g/,[  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); LLgw1 @-D  
player.Play(media); S>dHBR#AD  
} @}q, ';H7  
]H/,Q6Q  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 /l7 %x.  
随着需求的增加,程序将会越来越复杂。此时就应调整设计思想,充分考虑到代码的重构和设计模式的应用。最后当设计渐趋完美后,你会发现,即使需求不断增加,你也可以神清气爽,不用为代码设计而烦恼了。 N*A*\B%{x'  
为了实现软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。我们不访用设计模式、条件外置及反射来实现。 I2/am8!u%  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 b:S$oE  
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: 3 P0z$jh"H  
public interface IMediaFactory *)Pm   
{ @K]`!=vUk  
IMedia CreateMedia(); ,WE2.MWR  
} h{)m}"n<R  
VrW]|jIu*  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: z- q.8~Z  
public class MP3Factory:IMediaFactory 3V]dl)en%  
{ {qw'gJmX  
public IMedia CreateMedia() --]blP7  
{ ;}Jv4Z  
  return new MP3(); aA?Qr&]M  
} 3N >V sl  
} sO ) H#G  
//其它工厂略; ,It0brF  
Kii@Z5R_?  
public class RMFactory:IMediaFactory QI[WXx p  
{ vEx'~_+a9  
public IMedia CreateMedia() ?Q_ @@)  
{ wbWC &X.  
  return new RM(); q!W,2xqZoq  
} <Ch9"1f3,  
} 1V`-D8-?  
//其它工厂略; NzZ(N z5  
ddL3wQ  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 .+>fD0fW7Y  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: Z+V%~C1  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) F+Kju2  
{ JX'}+.\  
IMediaFactory factory = null; 3z0Bg  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) y3j$?o M  
{ Pac ^=|h<q  
  //音频媒体 1!1,{\9%  
  case ("mp3"): "L5w]6C4  
    factory = new MP3Factory(); y={ k7  
    break; {#+K+!SvDX  
  //视频媒体 :[l}Bb,  
case ("rm"): #TUm&2 +V  
    factory = new RMFactory(); \@PMj"p|:  
    break;   Yjo$vQi  
  //其他类型略; pej-W/R&  
} dZ" }wKbO  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); '[6]W)f  
player.Play(factory.CreateMedia()); e3n^$'/\r  
} [e,xC!2  
#HL$`&m  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 ;PVE= z+y  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: {31X  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) o?O ZsA  
{ q h bagw~  
IMediaFactory factory = null; R:P),  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) w*'DlP<7  
{     `Zp*?  
  case ("mp3"): ^Zs ^  
    factory = new MP3Factory(); >l}v _k*~B  
    break; j*2/[Eq  
    //其他类型略; >WO;q  
  case ("rm"): vy [7I8f{  
    factory = new RMFactory(); n{|j#j  
    break;   D7R;IA-w  
  //其他类型略; GQ Flt_  
} *#p}FB2H#  
IMedia media = factory.CreateMedia(); (xfy?N  
media.Play(); ZLaht(`+  
} lx$Z/f  
"pX|?ap  
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。 hRKJKQ@7  
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。 J}Z\I Y,  
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。 cl23y}J_?  
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: Hv"qRuQ?[  
PtPx(R3  
<appSettings> 4EeVO5  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 5:+x7Ed  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> <_8eOL<X  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> Gf7r!Ur;g  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ?/3{gOgI$`  
</appSettings> |p/[sD+M  
|I]G=.*E  
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: ,o2x,I  
private void InitMediaType() 4D.h~X4  
{ ) fuAdG  
cbbMediaType.Items.Clear();  ^~B#r#  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) &mJm'Ks  
{ <@>icDFEHn  
    cbbMediaType.Item.Add(key); z/o&r`no  
} 2zsDb'r  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; GOCe&?  
} o|KmKC n>  
;Uypv|xX  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: 8N<2RT8W  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) @ uL4'@Ej  
{ pmUC4=&e  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); *[3tGiUJ  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Np opg1Gv>  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; x;&iLQZh  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, %B>>J%  
factoryDllName).Unwrap(); jTsQsHq   
IMedia media = factory.CreateMedia(); Zh:@A Fz:R  
media.Play(); hs)_h^P   
} -!j5j:RR  
p?s[I)e  
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。 )P W Zc?M  
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: Y0Rk:Njc  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 =, U~  
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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