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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) ]JGh[B1gh  
'K|Jg.2  
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。 k8>(-W"A  
一、传统过程化设计思想 NxOiT#YH  
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: !T+jb\O_  
public class MediaPlayer U2Uf69R  
{   z@70{*  
private void PlayMp3() ? PIq/[tk  
{ ^oZz,q  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _:R Q9x'  
} VV_Zrje  
rTJ='<hIy  
private void PlayWav() wEQ7=Gyx  
{ M<Gr~RKmAn  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); V)pn)no'V  
} #sHA!@ |  
m7~<z>5$  
public void Play(string audioType) 0LX"<~3j  
{   Sn o7Ru2  
  switch (audioType.ToLower()) @k< e]@r  
  { BIu%A]e"  
    case ("mp3"): @ve4rc/LI  
    PlayMp3(); Ark+Df/  
    break; 1/ZvcdYB  
    case ("wav"): /KL;%:7  
    PlayWav(); KBUClx?  
    break;       C(=$0FIR  
  }   h;q= <[h\  
} m=s aUhI*9  
} bHJKX>@{  
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。 [Ej#NHs  
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。 \BRx dK'  
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! UxGr+q  
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。 *8QESF9  
二、面向对象设计思想 N}$$<i2o  
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! _oV;Y`_  
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: z XI [f  
public class MP3 >"OwdAvX  
{ 1q?b?.  
public void Play() PpxLMe]  
{ qVHXZdGL  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); )+Nm @+B  
} ?MW *`U  
} 9+z5 $  
RFsd/K;Zp  
public class WAV [RAzKzC\M  
{ Fi7G S;  
public void Play() 'zRi ;:UHA  
{ P^lzl:|  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 9/8#e+L  
} '}nH\?(  
} ^)JUl!5j]C  
:,<G6"i  
Public class MediaPlayer 6%j v|\>  
{ U<pG P  
  switch (audioType.ToLower()) -\6";_Y  
  { N WSm  
    case ("mp3"): +hUS sR&  
        MP3 m = new MP3(); h20<X;  
    m.Play(); }\iH~T6  
    break; !=)R+g6b  
    case ("wav"): $uPM.mPFE  
    WAV w = new WAV(); g':/hlQ  
w.Play(); (f-Mm0%[  
    break;       4R c_C0O  
  } 3?}\Hw  
}   ?g ~w6|U(r  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 v$WH#;(\  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 8\AyKw  
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。 T%[&[8{8  
public class AudioMedia yLC5S3^1\"  
{ bOB<m4  
public void Play() 1WTDF  
{ eX{:&Do  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); m L#%H(  
} xr;:gz!h  
} ""Ub^:ucD  
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)。 8C[W;&Y=  
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: &N+,{7.  
public abstract class AudioMedia s(0S)l<  
{ 'aN`z3T  
public abstract void Play(); =\QKzQ'BC  
} Q5ZZ4`K!  
I[x+7Y0k9  
public class MP3:AudioMedia %2S+G?$M?  
{ }L!%^siG_  
public override void Play() vp[;rDsIJ$  
{ LR(Q.x  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); TKwMgC}<[  
} a?d)l nk  
} 4s:S_Dw  
>`0l"K<  
public class WAV:AudioMedia /Ezx'h3Q  
{ EMTAl;P  
public override void Play() 7_=7 ;PQ<  
{ nfldj33*  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 9=l6NNe)|  
} i"B q*b@  
} 9s.x%m,  
Mnv2tnU]  
public class MediaPlayer w!5@PJ)~U  
{   D*nNu]|j  
  //根据需要完成任务的单向分派 .uoQ@3  
public void Play(AudioMedia media) kPuI'EPK  
{   \{GBaMwG~  
  media.Play(); SU` RHAo  
} rUz-\H(-  
} =V[ey  
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)。 *GGiSt  
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。 ytDp 4x<W)  
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: 2 1LJ3rW_  
public abstract class VideoMedia 3IlflXb  
{ &|'t>-de,  
public abstract void Play(); x!i(M>P  
} {hNvCk  
cu@i;Hb@  
public class RM:VideoMedia 4t]YHLBS  
{ C4].egVg  
public override void Play()  gZg5On  
{ 3j h: K   
  MessageBox.Show("Play the rm file."); lQq&tz,  
} ,$,c<M  
} 'G#T 6B!  
`"-ln'nw  
public class MPEG:VideoMedia Ofm?`SE*|  
{ c*@#0B  
public override void Play() $ Ith8p~  
{ =.Hq]l6+  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); C3hQT8~  
} HT% =o}y  
} 4H]~]?F&  
01_*^iCf5  
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。 'LyEdlC]  
  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: ;Pd nE~  
2d:5~fEJp  
public interface IMedia 3+uCTn0%  
{ }}Kj b  
void Play(); kLfk2A;'i  
} d$?sS9"8(  
[d3i _^\  
public abstract class AudioMedia:IMedia '  ~F  
{ K8?]&.!  
public abstract void Play(); ]}za  
} iL6Yk @  
c(j|xQ\pE  
public abstract class VideoMedia:IMedia |l#<vw wE  
{ yd>b2 M  
public abstract void Play(); tEbR/? ,GI  
}  L#>^R   
Fs}vI~}  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 1v M'yr$  
public class MediaPlayer CwL8-z0 Jn  
{   )/{zTg8$?/  
public void Play(IMedia media) @}oY6cW;B*  
{   kHhxR;ymA7  
  media.Play(); a:V2(nY  
} uA]!y{"}J  
} Gp.XTz#=  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 |H%[tkW6c  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 \kS:u}Ip!  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 `m_ ('N  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) qPvWb1H:  
{ 6dlV:f_\y  
IMedia media = null; Kwmtt  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) DKnlbl1^?  
{ 02RZ>m+  
  case ("mp3"): oa;vLX$   
    media = new MP3(); >oHgs  
    break; O>tz;RU  
        //其它类型略; ~^<1k-  
  case ("rm"): vvwQ/iJO4Q  
    media = new RM(); vP. ^j7wB  
    break;   6Qw5_V^0o  
  //其它类型略; +v{g'  
} s)BB(vQ]6  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); }c?W|#y`.o  
player.Play(media); AL{r/h  
} _@L{]6P%V  
;QS(`SK l  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 <oKoz0!  
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。 *I<L1g%9d  
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。 WXmR{za   
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。 DV!10NqUr  
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: @lhjO>@#I  
public interface IMediaFactory 6cVJu%<V  
{ jV 98 2Y  
IMedia CreateMedia(); [~Vj(H=KwI  
} $Le|4Hj  
J-U5_>S  
然后为具体的媒体文件对象搭建工厂,并统一实现媒体工厂接口: (ptk!u6  
public class MP3Factory:IMediaFactory  &peUC n  
{ y3Qb2l  
public IMedia CreateMedia() Q`)iy/1M  
{ !L3\B_#  
  return new MP3(); wi-F@})f#  
} >`=9So_J  
} k; (r:k^  
//其它工厂略; R|'ftFebB.  
&\m=|S  
public class RMFactory:IMediaFactory ,p)Qu%'  
{ 12o6KVV^x  
public IMedia CreateMedia() ?8-ho0f0  
{ (b#4Z  
  return new RM(); ?8!\VNC.  
} &[W53Lqa  
} E@/* eJ  
//其它工厂略; KbGz3O'u  
FI8 vABq  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 wB+X@AA  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: qtlcY8!  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) rr^?9M*{V  
{ a&!K5(  
IMediaFactory factory = null; %?m_;iv  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) +[2ep"5H  
{  %X* *(  
  //音频媒体 t_kRYdW9  
  case ("mp3"): bc]SY =  
    factory = new MP3Factory(); C+%6N@  
    break; /2>.*H_2  
  //视频媒体 :kKdda<g#  
case ("rm"): ] XjL""EbC  
    factory = new RMFactory(); E RjMe'q4  
    break;   i9eE/ .  
  //其他类型略; jK\AVjn  
} a`6R}|ZB  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); L>&9+<-B  
player.Play(factory.CreateMedia()); 61Wh %8-  
} .~,=?aq^  
UIC~%?oIA  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 m[qW)N:w  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: ~cul;bb#  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )1gOO{T]h?  
{ opgNt o6$  
IMediaFactory factory = null; gX]ewbPDQ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 3c+ps;nh  
{     :B~m^5  
  case ("mp3"): O+"a 0:GM  
    factory = new MP3Factory(); c@Xb6z_>  
    break; 'x<o{Hi"\B  
    //其他类型略; e=`=7H4P  
  case ("rm"): \Vx_$E  
    factory = new RMFactory(); NH<~B C]I  
    break;   d' l|oeS  
  //其他类型略; D"CU J?  
} .l$U:d  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 5Z`f .}^w  
media.Play(); l4ru0V8s7  
} ,olP}  
(_=R<:  
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。 {uurLEe?  
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。 q!{>Nlk  
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。 nh+Hwj#(x  
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: uM,R+)3  
]]P@*4!  
<appSettings> 7Y5.GW\^  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> &qP0-x)  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> uC%mGZ a  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> r@EHn[w  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> !oYNJE Y7  
</appSettings> L *cP8v4  
}/QtIY#I  
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: 9.BgsV .  
private void InitMediaType() z9E*1B+  
{ q6}KOO)  
cbbMediaType.Items.Clear(); ?JBA`,-  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) x@3cZd0j#  
{ intl?&wC  
    cbbMediaType.Item.Add(key); (4|R}jv  
} 6!SW]#sD  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; ueEf>0  
} tX6_n%/L  
W#2} EX  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: nl~ Z,Y$  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) 8nwps(3  
{ q:=jv6T#  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); `g <0FQA  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); F` &W5[  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; \/b[V3<"  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 2#ZqGf.'v  
factoryDllName).Unwrap(); FY`t7_Y?GV  
IMedia media = factory.CreateMedia(); eAStpG"*  
media.Play(); 8Ltl32JSB[  
} =~5N/!  
WNt':w^_  
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。 C DoD9Hq,  
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: E#,\[<pc  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 Ow(aRWUZD_  
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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