面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) Yz93'HDB
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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。 M"To&?OI
一、传统过程化设计思想 |e0`nn=
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: /_ajaz%
public class MediaPlayer A+?`?pOm&
{ Uoix
private void PlayMp3() BfiD9ka-z
{ ~7Ux@Sx;
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); yEQs:v6L~
} /2VJX@h
FXU8[j0P_G
private void PlayWav() Qe(:|q_
{ ku
M$UYTTX
MessageBox.Show("Play the wav file."); h!9ei6
} _u9Jxw?F@Y
}l9llu
public void Play(string audioType) T&7qC=E#5
{ |(^PS8wG
switch (audioType.ToLower()) 11;zNjD|
{ @`Su0W+.
case ("mp3"): r#mx~OVkk
PlayMp3(); -`6+UkOV[x
break; P0jtp7)7
case ("wav"): Fv`,3aNB
PlayWav(); sW8dPw
O
break; "tpSg
} `5Zz5V
} T^]}Oy@e,J
} Nmh*EAJSy
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。 B4 }bVjs
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。 hehFEyx
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! [z9Z5sLO
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。 '@P^0+B!(.
二、面向对象设计思想 KJZ4AWH`
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! +m,yA mEEd
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: 2^yU ~`#
public class MP3 iO;
7t@]-
{ ,~W|]/b<q
public void Play() x'R`.
!g3
{ \Y}8S/]
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); mpJ#:}n
} D^;Uq8NDKq
} `Ryp% Bn
<1M-Ro?5k
public class WAV Aq7osU1B
{ @7n"yp*"
public void Play() j"Pv0tehw
{ h@@=M
MessageBox.Show("Play the wav file."); Jxm.cC5z.
} NQ2E
} D.XvG _
$ L]lHji
Public class MediaPlayer ~61v5@
{ KKf
switch (audioType.ToLower()) P7/X|M z
{ FaJ &GOM,
case ("mp3"):
M\Kx'N
MP3 m = new MP3(); z2>lI9D4V
m.Play(); iOO)Q\
break; jRV/A!4
case ("wav"): v|2T%y_
u
WAV w = new WAV(); N ZSSg2TX#
w.Play(); 0:d_Yv,D
break; .kfIi^z
} &@YmA1Yu)E
}
3?
+Hd
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。 {Y9q[D'g .
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) '2^Q1{ :\
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。 6)Lk-D
public class AudioMedia tIgN$BHR>
{ i~J'% a<Qp
public void Play() wj0\$NQ=x
{ 6!FQzFCZq
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); VP]% Hni]
} B^9j@3Ux
} czd~8WgOa
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 Th%Sjgsn
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: y'*K|aTG
public abstract class AudioMedia |Xy6PN8
{ 4{`{WI{
public abstract void Play(); =rX>.P%Q 5
} #;nYg?d=
'`KY!]L
public class MP3:AudioMedia XpJ7o=?W3
{ n?Nt6U
public override void Play() 92KRb;c
{ }`~+]9<
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); |
%Vh`HT
} XOS[No~
} LFtt gY
`W*U4?M
public class WAV:AudioMedia _5N]B|cO
{ N?"]
public override void Play() CzEd8jeh7
{ kPLxEwl
MessageBox.Show("Play the wav file."); W6/yn
} D>tR-
} ^DwYOo 2B
p.?rey<%
public class MediaPlayer LSr]S79N1
{ ~R92cH>L
//根据需要完成任务的单向分派 ,\%c^,HLJ
public void Play(AudioMedia media) 3'u-'
{ B0]~el
media.Play(); 6,{$J
} ZzT9j~
} Y/zj[>
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)。 QMb Ouw
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。 (JFWna0@
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: '1s0D]
public abstract class VideoMedia :Fvrs(
x
{ u:_,GQ )\
public abstract void Play(); ;;N9>M?b
} OpYY{f
I9hK }D
public class RM:VideoMedia kpN)zxfk
{ %OOl'o"V{s
public override void Play() `RL"AH:+
{ WEi2=3dV
MessageBox.Show("Play the rm file."); A2jUmK.&
} v
z '&%(
} X_\otVh(D
x+@rg];m
public class MPEG:VideoMedia ,1o FPa{?
{ iqQD{SRt{
public override void Play()
]-/VHh
{ j HJ`,#
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 0^K">
} ,wAF:7'
} Gu\q%'I
M:B=\&.O
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。 n8ZZ#}Nhg
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: _.Uh)-yR
+OWX'~fd<
public interface IMedia lp%pbx43s
{ CN8Y\<Ar
void Play(); ;u46Z
} 57']#j#"hj
|imM#wF
public abstract class AudioMedia:IMedia hy"\RW
{ 0[?Xxk}s0
public abstract void Play(); ?QdWrE_
} aQ\$A`?
57
public abstract class VideoMedia:IMedia [~c|mOk
{ a'yK~;+_9
public abstract void Play(); SbrecZ
} )W
_v:?A9
3K0A)W/YEs
这样再更改MediaPlayer类的代码: OU
$#5
public class MediaPlayer ud@%5d
{ <&g,Nc'5C
public void Play(IMedia media) PmEsN&YP]
{ 4yA+h2
media.Play(); 0rs"o-s<
} ;RPx^X~
} j/c&xv7=
现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Sp]0c[37R
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 eiaFaYe\
现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 XW)lDiJl
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) !Pfr,a
{ Vd+T$uC
IMedia media = null; 2B&