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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) .Jou09+  
NIV&)`w  
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。 bjD0y cB[  
一、传统过程化设计思想 Xo]FOJ 5  
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: H(n_g QAX  
public class MediaPlayer KOw Ew~  
{   C7)].vUN  
private void PlayMp3() l^"gpO${K  
{ Kd^ ._  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 9J l9\y9  
} G0a UZCw  
@bD,^3U  
private void PlayWav() ^ "*r'  
{ {Ivu"<`L3  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); NhpGa@[D  
} n;2W=N?y  
&w LI:x5  
public void Play(string audioType) s_E iA _  
{   {^$rmwN  
  switch (audioType.ToLower()) {?eD7xL:-  
  { JX>_imo  
    case ("mp3"): _gw~A {O  
    PlayMp3(); _(oJ8h(  
    break; kdg Q -UN$  
    case ("wav"): 3#5sj >  
    PlayWav(); lC^q}Bh:  
    break;       VI37  
  }   $Fr$9 jq&  
} Eepy%-\  
} W 4 )^8/  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 O:k@'&  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 ]6 }|X#_  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! F<G.!Y8!&  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 b:W]L3Z8  
二、面向对象设计思想 C 5)G^  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! o5AyJuS-u$  
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: ]]9eUw=  
public class MP3 "4Anh1,js  
{ iOzw)<  
public void Play() % sT=>\  
{ ^Z2%b>  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); cl14FrpYu  
} ?XW+&!ar  
} 3}Uae#oy  
.X YSO  
public class WAV QeU>%qKT  
{ BA L!6  
public void Play() W\FKA vS  
{ WS2TOAya)  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); YwHnDVV+  
} .B>|>W O  
} l3(k  
/AW6XyMD _  
Public class MediaPlayer CDR^xo5 dP  
{ @HaWd 3  
  switch (audioType.ToLower()) 2u#{K9g  
  { +O9l@X$l=  
    case ("mp3"): X @r5^A[9  
        MP3 m = new MP3(); QWfwoe&;R:  
    m.Play(); rpy`Wz/[  
    break; SE%i@}  
    case ("wav"): Gvj@?62  
    WAV w = new WAV(); >TK`s@jdSV  
w.Play(); [o> /2  
    break;       pE15[fJ`  
  } 1!BV]&,[  
}   w;{k\=W3Ff  
  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。 zg|yW6l)9  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 9;JU c0%  
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。 qlDLZ.  
public class AudioMedia sm\/wlbE  
{ */?L_\7  
public void Play() x$6-7<p  
{ +.[#C5  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); gy~M]u{  
} :n>:*e@w%  
} ZhM-F0;`  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 o<T>G{XYB  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: l.b  
public abstract class AudioMedia .r]n<  
{ .hZ =8y9  
public abstract void Play(); =a7m^e7  
} aLhTaB-va  
zKgW9j<(  
public class MP3:AudioMedia LF{qI?LG  
{ *1%=?:$(r6  
public override void Play() P),%S9jP;  
{ NL2n\%n  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Zw"6-h4  
} M,y='*\M  
} ]FQ4v.7  
E2%7v  
public class WAV:AudioMedia 9-pd{Z~l  
{ qF( ]Ce  
public override void Play() G{ F>=z"(l  
{ r_ r+&4n  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ]P]lG-  
} 0-FwHDxw  
} xAz gQ  
^W#[6]S  
public class MediaPlayer A+ Z3b:}~  
{   $W` &7  
  //根据需要完成任务的单向分派 cF,u)+2b|6  
public void Play(AudioMedia media) D {>, 2hC  
{   bu@Pxz%_  
  media.Play(); *GD 1[:  
} 2NE/ZqREg  
} x-Xb4?{  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 6^|bKoN/ f  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 `qs'={YtU  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: C|z`hNp  
public abstract class VideoMedia ~oSLWA9  
{ c.jnPVf:  
public abstract void Play(); _FAwW<S4B  
} T /[)U  
B(b[Dbb  
public class RM:VideoMedia aU#8W.~  
{ M(oW;^B  
public override void Play() 4+l7v?:Pr  
{ @0B<b7Jv  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); vR+(7^Yy  
} MY1 tYO  
} {"4t`dM  
gxt2Mq;q~}  
public class MPEG:VideoMedia AS4m227  
{ a$;+-Y  
public override void Play() $Q]`+:g*}  
{ 7e}p:Vfp  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); TpMfk7-  
} !.3 MtXr  
} '90B),c{  
ub.pJJlC  
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。 yu}4L'e  
  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: uiHlaMf  
`EWeJ(4Z@  
public interface IMedia )Tb{O  
{ \k;raQR4t*  
void Play(); P+"#xH  
} Xb6@;G"  
vs6`oW"{#  
public abstract class AudioMedia:IMedia /Rt/Efu  
{ %y8w9aGt  
public abstract void Play(); Jz3q Pr  
} QHtpCNTVb  
!gJAK<]iW  
public abstract class VideoMedia:IMedia R<JI  
{ Hi.JL  
public abstract void Play(); >@]E1Qfe  
} ;'p0"\SV  
mHw1n=B  
这样再更改MediaPlayer类的代码: |L]dJ<  
public class MediaPlayer hM>xe8yE  
{   vuw1ycy)  
public void Play(IMedia media) |fRajuA;  
{   )xTp7YnZ;  
  media.Play(); bh+R9~  
} }8x[  
} A$1pMG~as  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Y]P $|JW):  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 C-4I e  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 sU+~#K$ b  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) s,` n=#  
{ UDp"+nS  
IMedia media = null; K8e>sU.  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) fI"`[cA"]  
{ CGv(dE,G&]  
  case ("mp3"): B_}=v$  
    media = new MP3(); bM;tQ38*  
    break; v SWqOv$  
        //其它类型略; {/B) YR  
  case ("rm"): s'LG3YV-<  
    media = new RM(); hoU&'P8  
    break;   Rzb663d  
  //其它类型略; lG jdDqi  
} TXrC5AJx  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); U/jJ@8  
player.Play(media); +cj NA2@  
} N#ex2c  
EH4WR/x  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 :_^9.`  
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。 FIG5]u  
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。  hi.{  
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。 ;B1}so1]  
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: lkw[Z}\  
public interface IMediaFactory Li<c  
{ k$I[F<f  
IMedia CreateMedia(); Dw.>4bA.  
} B5tJ|3!  
eeL%Yp3+  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: ~r>WnI:vg  
public class MP3Factory:IMediaFactory gb@!Co3  
{ <u^41  
public IMedia CreateMedia() ! '2'db  
{ u# %7>=  
  return new MP3(); HjV^6oP  
} 5i1>z{  
} jp[QA\  
//其它工厂略; tP3H7Yl! g  
?(g kk YI  
public class RMFactory:IMediaFactory aD 3$z;E  
{ x`B :M7+\  
public IMedia CreateMedia() l(&CO<4q?  
{ 7Y#b7H  
  return new RM(); tQ|b?3  
} Odbjl[>k  
} C*c=@VAa  
//其它工厂略; ~vF.k,  
q*'hSt@+D  
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。 4)XN1r:  
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: lg!1q8  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) (:[><-h.  
{ zIdQ^vm8Q  
IMediaFactory factory = null; *>\RGL;]8  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) Z;%qpsq  
{ kMI\GQW  
  //音频媒体 Ex@#!fz{%  
  case ("mp3"): w#JF7;  
    factory = new MP3Factory(); RNi&OG(  
    break; Oe;9[=L[  
  //视频媒体 {J99F  
case ("rm"): 7:1Hgj(  
    factory = new RMFactory(); ?m~x%[Vn  
    break;   kg !@i7  
  //其他类型略; +<3tv&"  
} ]B5\S  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); O+'Pq,hn  
player.Play(factory.CreateMedia()); @aj"1 2  
} 5_`.9@eh.  
BwL: B\  
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。 ]k,fEn(  
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: 65<p:  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 7Y!^88,f.  
{ lezdJ  
IMediaFactory factory = null; F.@yNr"  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) TmQ2;3%  
{     Wt4!XV  
  case ("mp3"): uIWCVR8`Y  
    factory = new MP3Factory(); 1) @Wcc.  
    break; :X ;8$.z  
    //其他类型略; 4vy!'r@   
  case ("rm"): |d,1mmv@K  
    factory = new RMFactory(); g[eI-J+F  
    break;   S++}kR);  
  //其他类型略; ZZeqOu7^  
} u\Xi]pZ@X]  
IMedia media = factory.CreateMedia(); b LxV  
media.Play(); wS:323 !l$  
} <'gCIIa2  
I/Vlw-  
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。 xE0+3@_>>  
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。 _$, .NK,6  
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。 G=b`w;oL:  
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: AE<AEq  
hl# 9a?  
<appSettings> d<Z`)hI{K  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> \k g2pF[V  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> J 0s8vAs  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> p*dez!  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> vn kktD'n  
</appSettings> A\:=p  
h~nl  
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: .Q?AzU,2D  
private void InitMediaType() Mr`u!T&sc  
{ 4y P $l  
cbbMediaType.Items.Clear(); !Ug J^v  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) b$B5sKQ  
{ }}Q|O]e  
    cbbMediaType.Item.Add(key); jh=:QP/  
} 1nvs51?H  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; $?'z%a{  
} "+)ey> _  
v#nFPB=z  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: %GHHnf%2Z  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) o}NKqA3  
{ - +>~  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Bp4QHv9xqL  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ); $~/H4  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; @NV$!FB<  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, q Rtgk  
factoryDllName).Unwrap(); s+ 0$_&xR  
IMedia media = factory.CreateMedia(); S&]JY  
media.Play(); Fl|u0SY  
} m_St"`6 .  
d B?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。 (s"_NUj6  
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: ,@[Q:fY  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 ;((gmg7,  
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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