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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) Yz93'HDB  
yaV|AB$v  
有了思想才能飞翔,缺乏灵活就象少了轮子的汽车,难以飞奔。为了更好的理解设计思想,结合一个尽可能简洁的实例来说明OOD、设计模式及重构。通过下面的代码,详细地阐述面向对象设计思想。 M"To&?OI  
一、传统过程化设计思想 |e0`nn=  
假定我们要设计一个媒体播放器(只从软件设计的角度,不涉及硬件)。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。按照结构化设计思想,设计出来的播放器的代码如下: /_ajaz%  
public class MediaPlayer A+?`?pOm&  
{   Uoix  
private void PlayMp3() BfiD9ka-z  
{ ~7Ux@Sx;  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); yEQs:v6L~  
} /2VJX@h  
FXU8[j0P_G  
private void PlayWav() Qe(:|q _  
{ ku M$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。 he hFEyx  
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_  
$L]lHji  
Public class MediaPlayer ~61v5@  
{ KKf   
  switch (audioType.ToLower()) P7/X|M z  
  { FaJ&GOM,  
    case ("mp3"): M\Kx'N  
        MP3 m = new MP3(); z2>lI9D4V  
    m.Play(); iOO)Q\  
    break; jRV/A!4  
    case ("wav"): v|2T%y_ u  
    WAV w = new WAV(); N ZSSg2TX#  
w.Play(); 0:d_Yv,D  
    break;       .kfI i^z  
  } &@YmA1Yu)E  
}   3? +Hd  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 {Y9q[D'g.  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) '2^Q1{ :\  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 6)Lk-D  
public class AudioMedia tIgN$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|a TG  
public abstract class AudioMedia | Xy6PN8  
{ 4{`{WI{  
public abstract void Play(); =rX>.P%Q5  
} #;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-  
} ^DwYOo2B  
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)。 QMbOuw  
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_\otV h(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 $#5  
public class MediaPlayer ud@%5d  
{   <&g,Nc'5C  
public void Play(IMedia media) PmEsN&YP]  
{   4yA+ h2  
  media.Play(); 0rs"o-s<  
} ;RPx^X~  
} j/c&xv 7=  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 Sp]0c[37R  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 eiaFaYe\  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 XW)lDiJl  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) !Pfr,a  
{ Vd+T$uC  
IMedia media = null; 2B&3TLO  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 4*cEag   
{ w;:*P  
  case ("mp3"): ,G?WAOy,  
    media = new MP3(); u[=r,^YQ  
    break; 0gP}zM73  
        //其它类型略; ShP^A"Do  
  case ("rm"): u.m[u)HQ  
    media = new RM(); XnMvKPerv'  
    break;   Gk&)08  
  //其它类型略; 6wjw^m0  
} 1FL~ndJs  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); LxSpctiNx  
player.Play(media); >7T'OC  
} h_3E)jc  
Nkth>7*  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 W/bQd)Jvk  
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。 Ee%%d  
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。 `MN4uC  
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。  a a/(N7  
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: WUXx;9>  
public interface IMediaFactory o&)8o5  
{ k1Y?  
IMedia CreateMedia(); }I6veagK  
} sW'AjI  
dhf!o0'1M  
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: u5b|#&-mX  
public class MP3Factory:IMediaFactory `w7v*h|P  
{ Ma']?Rb`  
public IMedia CreateMedia() Hc$O{]sq  
{ a;qryUyG  
  return new MP3(); =M [bnq*\  
} jTtu0Q|  
} Q}K"24`=  
//其它工厂略; b;W3j   
&4x}ppX  
public class RMFactory:IMediaFactory 4ber!rJM  
{ 'ud{m[|  
public IMedia CreateMedia() x$.^"l-vX  
{ L;NvcUFn  
  return new RM(); ?*1uN=oI{*  
} o!Ieb  
} ;yLu R  
//其它工厂略; g._]8{K  
v,{ :Ez(H  
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。 :vqgGKml$  
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: bL+_j}{:N  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) f<fXsSv(  
{ l \!fj#  
IMediaFactory factory = null; r,1!?s^L  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) e L^ |v  
{ )D5"ap]fX  
  //音频媒体 4 I k{  
  case ("mp3"): )@l%  
    factory = new MP3Factory(); BB!THj69a6  
    break; j<99FW"@e  
  //视频媒体 fo#fg8zX%  
case ("rm"): BxWPC#5  
    factory = new RMFactory(); HU8900k+  
    break;   n,V[eW#m'L  
  //其他类型略; c"n\cNP<  
} M4oy  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); ]7F=u!/`<C  
player.Play(factory.CreateMedia()); r4XK{KHn  
} p;59?  
qn<|-hA*  
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。 R'bTN|Cq  
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: +\c5]`  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ^T;*M_  
{ ?FeYN+qR  
IMediaFactory factory = null; G%AbC"  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) \378rQU  
{     0w \zLU  
  case ("mp3"): 7Oa#c<2]  
    factory = new MP3Factory(); Pg0x/X{t  
    break; mzaWST]  
    //其他类型略; `iAF3:  
  case ("rm"): 0d"[l@UU0  
    factory = new RMFactory(); Vod\a 5c  
    break;   dGYn4i2k?  
  //其他类型略; ?qLFaFt/  
} Yq0| J  
IMedia media = factory.CreateMedia(); q77;ZPfs8  
media.Play(); jk; clwyz/  
} +,T RfP Fb  
6S'yZQ |b  
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。 8>2.UrC  
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。 j9x<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。 h5{'Q$Erl  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: 1MP~dRZ$  
[LjT*bi  
<appSettings> hYT0l$Ng  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> szZr4y<8|1  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> G7` ko1-  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> QuF:p  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> hLd^ agX  
</appSettings> TluW-S  
zUkgG61  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: dUeN*Nq&(,  
private void InitMediaType() )BZ.Sv  
{ KQaxvU)L  
cbbMediaType.Items.Clear(); @w#-aGJO  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) q1$N>;&  
{ p*R;hU  
    cbbMediaType.Item.Add(key); uB]7G0g:  
} $<dH?%!7  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ;v)JnbsH}  
} ld|5TN1  
G6q }o)[m)  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: fn jPSts0  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) _wbF>z  
{ n71r_S*  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); V%7WUq  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); knu,"<  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; ?yrX)3hyH  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, a?I= !js  
factoryDllName).Unwrap(); b(eNmu  
IMedia media = factory.CreateMedia(); iTBx\ u%{  
media.Play();  &=@IzmA  
} \+oQd=K@  
$B 2J T9  
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。 sQ UM~HD\a  
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: ="1Ind@w!  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 GfxZ'VIn  
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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