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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) _>.%X45xi  
W7 $yE},z  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 H;8(y4;  
一、传统过程化设计思想 |Cm}%sgR\0  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: (@zn[ Nq  
public class MediaPlayer TocqoYX{{  
{   |j;`;"+B  
private void PlayMp3() X'Oo ogu  
{ 2B# \683  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); %o-*~GQ@B  
} 8eNGPuoL)  
7^1ikmYY  
private void PlayWav() {|cA[#j#  
{ Tn|re Xc0e  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); v|e>zm <  
} I`|>'$E[r  
Ua4} dW[w  
public void Play(string audioType) 1D$k:|pP~  
{   rqIt}(J  
  switch (audioType.ToLower()) V+Z22  
  { ;8!D8o(+  
    case ("mp3"): +=O:z *O  
    PlayMp3(); GC~::m~  
    break; h W-[omr0  
    case ("wav"): P VPwYmte  
    PlayWav(); ;Zw28!#Rt  
    break;       u^uW<.#z  
  }   |R4](  
} x/ez=yd*l  
} xucV$[f  
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。 5HB4B <2  
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。 `JC!uc  
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! OA8pao~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。 |laq y`D  
二、面向对象设计思想 FUQT,7CA  
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! @[^H*^1|g  
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: W{%M+a[#l  
public class MP3 0 [s1!Cm!i  
{ D^pAf/ek@i  
public void Play() |:AjQ&PM)  
{ T@L^RaPX  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); ?h5Y^}8Qg  
} 8n56rOW!  
} m+L:\mvA  
pG (8VteH  
public class WAV - na]P3 s  
{ f~53:;L/  
public void Play() bY`k`3v  
{ DP?gozm  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ^t| %!r G  
} cD 1p5U  
} ;gF"o5/Q  
4)`{ L$  
Public class MediaPlayer Aam2Y,B  
{ v>,XJ7P  
  switch (audioType.ToLower()) G#csN&|,  
  { -v]7}[ .[  
    case ("mp3"): Q>|<R[.7  
        MP3 m = new MP3(); V Bg\)r[  
    m.Play(); p4/D%*G^`  
    break; ;2U`?"  
    case ("wav"): 2JbCYCTC  
    WAV w = new WAV(); ej0q*TH.  
w.Play(); 2 nf{2edC  
    break;       "Aynt_a.  
  } m$U2|5un&  
}   H7uW|'XWz  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 F: \CDM=lS  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) KjhOz%Yt[o  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 S-im o  
public class AudioMedia H:CwUFL  
{ \E n^Vf  
public void Play() RxAZ<8T_  
{ Er{yQIi0L  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); OH&&d=~  
} 1vX97n<}  
} Y M5;mPR  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 qLcs)&}/A  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: F&ux9zP  
public abstract class AudioMedia -ohqw+D  
{ <FP&1Eg!|  
public abstract void Play(); 0(]C$*~mk  
} VLRW,lR9O  
Wu:evaZ:i  
public class MP3:AudioMedia `CRW2^g  
{ {`{U\w5Af  
public override void Play() =ove#3  
{ Wq]^1g_  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); M4`qi3I  
} -_B*~M/vV`  
} &kh-2#E  
<"6 }C)G  
public class WAV:AudioMedia caS5>wk`R  
{ oPl^tzO  
public override void Play() U4Il1| M&  
{ :Oxrw5`=  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); Py K)ks!6  
} yH irm|o  
} a8NL  
WSUU_^.  
public class MediaPlayer n%A)#AGGc  
{   usU5q>1  
  //根据需要完成任务的单向分派 l1nrJm8  
public void Play(AudioMedia media) : W^ k3/t  
{   9[T}cN=|  
  media.Play(); rQCj^=cf;~  
} Ju# - >]  
} Dz8)u:vRS  
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)。 ',~,hJ0  
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。 n{aD4&  
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: OLTgBXh  
public abstract class VideoMedia 'V/+v#V+>  
{  BVU>M*k  
public abstract void Play(); q9|'!m5K  
} `5:b=^'D /  
RAPR-I;{  
public class RM:VideoMedia x= X"4Mj0)  
{ (/JiOg^cw  
public override void Play() uS;N&6;:  
{ M $ CnaH  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); F@UbUm2o  
} jhg0H2C8  
} #L ffmS  
0sIwU!=vm  
public class MPEG:VideoMedia T'!7jgk{:  
{ az/NZlJhT  
public override void Play() HW"@~-\  
{ +K{J* n  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); {%gMA?b|"  
} zb.dVK`7N-  
} d#NG]V/   
G*^4+^Vz?  
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。 GUSEbIz):  
  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: NH~\kV  
k^K>*mcJ  
public interface IMedia OlI|.~  
{ 4SlEc|'7@  
void Play(); aYW 9 C<5  
} @~sJ ((G[5  
u7L&cx  
public abstract class AudioMedia:IMedia gM>geWB<  
{ ^ZuwUuuf  
public abstract void Play(); ebfT%_N  
} 05hjC  
UU'0WIbY6  
public abstract class VideoMedia:IMedia a]\l:r  
{ "Rc Ny~  
public abstract void Play(); i24t$7q  
} eCFMWFhC  
ma TQ 0GX  
这样再更改MediaPlayer类的代码: >\[/e{Q"  
public class MediaPlayer ;S0Kf{DN2  
{   H< 51dJn~  
public void Play(IMedia media) ^pwT8Bp  
{   2fN2!OT  
  media.Play(); ur\<NApT;  
} m55|&Ux|  
} 6--t6>5  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 l]R=I2t  
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。 +adwEYRrr  
  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。 FNlS)Bs  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) '-X[T}  
{ ?*LVn~y  
IMedia media = null; ~ kwS`  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) q<[m(]:  
{ _59f.FsVR  
  case ("mp3"): #K&XY6cTj  
    media = new MP3(); x4bmV@b  
    break; ]}4JT  
        //其它类型略; HQ:Y:  
  case ("rm"): \~X:ffb =  
    media = new RM(); #fy3 i+  
    break;   :_k5[KT.]9  
  //其它类型略; \:-"?  
} /L{V3}[j  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 7D&O5Z=%+  
player.Play(media); FRhHp(0}5  
} ;x.5_Xw{.  
3FY87R   
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 V9Pw\K!w#\  
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。 2:oAS  
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。 y=!7PB_\|  
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。 X{Ij30Bmv  
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: 0hg4y  
public interface IMediaFactory n{$! ]^>  
{ A3^_'K  
IMedia CreateMedia(); L.2!Q3&  
} Y6G`p  
3!M|Sf<s  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: 'C7$,H'  
public class MP3Factory:IMediaFactory eHb@qKnf  
{ twMDEw#VL  
public IMedia CreateMedia() u+ b `aB  
{ T].Xx`  
  return new MP3(); zb3,2D+P  
} otA'+4\  
} G4rd<V0[D  
//其它工厂略; ^u(-v/D9  
|BBo  
public class RMFactory:IMediaFactory $+|. @ss  
{ E5qt~:C|  
public IMedia CreateMedia() i0n u5kD+d  
{ ?t)Mt]("  
  return new RM(); W#&BU-|2  
} X'{ o/U.  
} ?U+nR/H:6  
//其它工厂略; DGbEQiX$\  
!?)aZ |r  
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。 I;Pd}A_}=_  
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: yXQ 28A  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ZZM;%i-B  
{ .WLwAL  
IMediaFactory factory = null; u-M Td  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) )=nB32~J"  
{ tH=jaFJ   
  //音频媒体 ZZ>F ^t  
  case ("mp3"): GC`/\~TM  
    factory = new MP3Factory(); v, |jmv+:  
    break; [}I|tb>Pg  
  //视频媒体 oT0:Ny  
case ("rm"): [gGo^^aW#  
    factory = new RMFactory(); L"RE[" m  
    break;   `m}G{jfk  
  //其他类型略; Y0yu,   
} ~p?D[]h  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); V%'' GF   
player.Play(factory.CreateMedia()); L8J] X7  
} NvvD~B b  
;#L]7ZY9:-  
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。 .Zc:$"gDu  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: <UY9<o  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 5(t hDZ!  
{ QtA@p  
IMediaFactory factory = null; (y s<{Y-;  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) F9k}zAY\J  
{     4C[kj  
  case ("mp3"): ?$MO!  
    factory = new MP3Factory(); Rrrq>{D  
    break; lS|F&I5j  
    //其他类型略; {A~3/M%74;  
  case ("rm"): G<P/COI#M5  
    factory = new RMFactory(); `ff@f]|3^  
    break;   q'9;  
  //其他类型略; YJ+l \Wb}  
} L|8&9F\  
IMedia media = factory.CreateMedia(); %%9T-+T  
media.Play(); p7W9?b9  
} GX'S4B  
BoXPX2:  
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。 P{HR='2  
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。 Yyw9IYB;  
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。 @"B{k%+  
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: ~x[(1  
f\FqZ?w  
<appSettings> 0v#p4@Z  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> /IlO   
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> _FU}IfG>t  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> mA#;6?6  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> MP_/eC ;  
</appSettings> uqVarRi$  
CDY3+!  
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: "pO** z$Z  
private void InitMediaType() 'Z|Czd8E  
{ y7,t "XV  
cbbMediaType.Items.Clear(); ~Rx`:kQ  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) "EVf1iQ  
{ '!`| H 3  
    cbbMediaType.Item.Add(key); 9rIv-&7'm  
} - _~\d+>w  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0;  /i   
} kkJ8xyO  
zDBm^ s  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: nchpD@'t  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) MwX8FYF D  
{ Ce~Pms]  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); V+zn` \a  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); Tkn8W j  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; _;R#B`9Iu  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, vsPIvW!V  
factoryDllName).Unwrap(); 2*V]jO  
IMedia media = factory.CreateMedia(); !?sB=qo  
media.Play(); >`|Wg@_  
} qoZe<jW (  
2V~uPZ  
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。 m {&lU@uL  
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: vs>Pd |p;  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ] K+8f-  
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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