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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) ehk5U,d  
lo*OmAF  
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。 "*W:  
一、传统过程化设计思想 2^w3xL"   
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: WV&T   
public class MediaPlayer ^Gt&c_gH  
{   u~n*P``{  
private void PlayMp3() RUqN,C,m5I  
{ i'9aQi"G  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); >p#`%S  
} <WFA3  
G n"]<8yl~  
private void PlayWav() |N_tVE  
{ m3W:\LTTp  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); >QO^h<.>  
} )3 #gpM  
FY_.Vp  
public void Play(string audioType) C(zgBk  
{   ITJ{]7N  
  switch (audioType.ToLower()) _R&mN\ey5  
  { `i5U&K. 7  
    case ("mp3"): .GcIwP'aU-  
    PlayMp3(); i ,Cvnp6Lv  
    break; eKjmU| H  
    case ("wav"): .j?`U[V%a  
    PlayWav(); Yt&Isi +  
    break;       hhd%j6  
  }   #HFB* >  
} p=%Vo@*]  
} s}Phw2`1U  
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。 !/] F.0  
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。 >qj.!npQD  
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! K~'!JP8@  
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。 x|4m*>Ke  
二、面向对象设计思想 -^sW{s0Rc  
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! `roos<F1D  
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: < kyT{[e+6  
public class MP3 Zjqa n  
{ 3FRz&FS:j  
public void Play() ro|mW P0  
{ -]""Jl^  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); '%Og9Bgd+  
} MMlryn||1  
} MzjV>.  
D![42H+-Qd  
public class WAV !5,>[^y3  
{ ldp x,  
public void Play() ql"&E{u?  
{ e_'/4 n  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ]0v;;PfVl6  
} ^b|Z<oF  
} H$'|hUwds%  
U\aP  
Public class MediaPlayer =k.:XblEe[  
{ EdGA#i3  
  switch (audioType.ToLower()) sF9{(Us  
  { W0e+yIaR  
    case ("mp3"): $VEG1]/svp  
        MP3 m = new MP3(); _|<kKfd?  
    m.Play(); l-s%3E3  
    break; cs[_TJo  
    case ("wav"): EWOS6Yg7  
    WAV w = new WAV(); TdGda'C  
w.Play(); >tF3|:\  
    break;       S&/</%  
  } 3 #GZ6:rVJ  
}   aD)$aK  
  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。 !ieMhJ5r  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) oh*Hzb  
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。 YywiY).]@  
public class AudioMedia WMy97*L<  
{ + *u'vt?  
public void Play() [/dGOl+  
{ & gF*p  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); xPBSJhla  
} (al.7VA;9  
} c:#<g/-{wM  
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)。 b#ga  
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: bVfFhfh*  
public abstract class AudioMedia e^v5ai  
{ b-*3]gB  
public abstract void Play(); 6P,vGmR  
} &UzeNL"]  
:`u?pc27Sm  
public class MP3:AudioMedia %=p:\+`VI  
{ s P=$>@3  
public override void Play() BR&T,x/d  
{ ]5(T{  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); nc<w DE6  
} 5x$/.U  
} }f rij1/G  
LDg" s0n#  
public class WAV:AudioMedia gut[q  
{ DI9hy/T(  
public override void Play() -,xCUG<g  
{ jA'qXc+\  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); t "y[  
} j /d? c5  
} (PVK|Q55y  
vjo@aY.x  
public class MediaPlayer j^4KczJl  
{   zk6al$3R  
  //根据需要完成任务的单向分派 )1CYs4lp  
public void Play(AudioMedia media) )"( ojh  
{   6yDj1PI  
  media.Play(); ,m4M39MWJ  
} K4T#8K]aZF  
} $}&r.=J".  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 Wp2W:JX:  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 TFZvZi$u&  
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: $H0diwl9R  
public abstract class VideoMedia ZtzSG@f  
{ QuF76&)7  
public abstract void Play(); Xk2M.:3`  
} X?6E0/r&9  
[^N8v;O  
public class RM:VideoMedia 9gu$vF]9!  
{ w$5~'Cbi  
public override void Play() !T+jb\O_  
{ c L+-- $L  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); Mn)>G36(  
}  ywQ>T+  
} iJ8 5okv'  
tKr.{#)  
public class MPEG:VideoMedia .`I;qF  
{ g(X-]/C{  
public override void Play() 0wFa7PyG?  
{ Z)V m,ng  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); 3o).8b_3g  
} aJ!(c}N~97  
}  uj8G6'm%  
6CQ.>M:R  
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。 $5(_U  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: "o| f  
+&AKDVmx  
public interface IMedia W|~Jl7hs8Q  
{ #=}dv8  
void Play(); =O~ J  
} It5U=PU  
M lv  
public abstract class AudioMedia:IMedia iTX:*$~I  
{ 1\'?.  
public abstract void Play(); tVAWc$3T  
} ;f]p`!] 3  
h;q= <[h\  
public abstract class VideoMedia:IMedia m=s aUhI*9  
{ {"^LUw8fd  
public abstract void Play(); 4jWzYuI&J  
} s=[Tm}[  
{|R@\G.1(  
这样再更改MediaPlayer类的代码: Sio> QL Y  
public class MediaPlayer t^8 ii  
{   Nu/D$m'PY  
public void Play(IMedia media) N}$$<i2o  
{   _oV;Y`_  
  media.Play(); z XI [f  
} \hlQu{q.  
} 7g* "AEk  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 /]xu=q2  
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。 g431+O0K1  
  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。 PIZnzZ@Z;  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) YsX&]4vzm  
{ 2yB@)?V/  
IMedia media = null; 5hhiP2q  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) *qX!  
{ p"xti+2,  
  case ("mp3"): >e g8zN  
    media = new MP3(); t)#d R._q  
    break; 9/8#e+L  
        //其它类型略; a&sVcsX  
  case ("rm"): "w PA;4VQ  
    media = new RM(); miWPLnw=L  
    break;   :,<G6"i  
  //其它类型略; ^#6"d+lp  
} &Zxo\[lP  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); d9j+==S <  
player.Play(media); J|O=w(  
} -\6";_Y  
bqo+ b{i\  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 O#}d!}SIp  
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。 [N35.O6P6u  
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。 F!>92H~3G  
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。 gI~4A,  
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: AQUl:0!  
public interface IMediaFactory "8.to=Lx  
{ wgN)*dpuI  
IMedia CreateMedia(); P#8+GN+bF  
} BzVF!<!  
4R c_C0O  
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: A^m]DSFOO  
public class MP3Factory:IMediaFactory ;^[VqFpeS  
{ ZqDanDM  
public IMedia CreateMedia() 8\AyKw  
{ i)@IV]]6yL  
  return new MP3(); YK=o[nPmK  
} bOB<m4  
} 1WTDF  
//其它工厂略; `Kt]i5[ "  
T>~D(4r|pS  
public class RMFactory:IMediaFactory |9fvj6?Y  
{ fGwRv% $^  
public IMedia CreateMedia() _mEW]9Sp  
{ he vM'"|4  
  return new RM(); z1K}] z%  
} 7EfLd+  
} =6sA49~M  
//其它工厂略; {vp|f~}zTw  
A`#/:O4|f  
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。 7Gos-_s  
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: >V01%fLd  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) wt@Qjbqd8  
{ %',bCd{QW  
IMediaFactory factory = null; A"Prgf eT  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) a?d)l nk  
{ 4s:S_Dw  
  //音频媒体 $i|c6&  
  case ("mp3"): O<*l"fw3  
    factory = new MP3Factory(); b`9J1p.;  
    break; &7fwYV  
  //视频媒体 (G E)  
case ("rm"): ,m HQ  
    factory = new RMFactory(); j;BMuLTm1  
    break;   7U3b YU~;  
  //其他类型略; 3PBGIo  
} rfz\DvV d  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); Tc3~~X   
player.Play(factory.CreateMedia()); nEG+TRZ)\  
} 0\y{/P?I$  
oP"X-I  
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。 UI?AM 34  
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: @) \{u$  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) zXEu3h  
{ MF41q%9p  
IMediaFactory factory = null; y8HwyU>  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) K3;lst>4  
{     . `ND  
  case ("mp3"): QE#Ar8tU  
    factory = new MP3Factory(); G $F3dx.I  
    break; #W]4aZ1  
    //其他类型略; #A:+|{H"  
  case ("rm"): ]N& Y25oT5  
    factory = new RMFactory(); ^D}]7y|fm  
    break;   e@`"V,i  
  //其他类型略; cn3F3@_"\  
} =*[98%b   
IMedia media = factory.CreateMedia(); &|'t>-de,  
media.Play(); lMQ_S"  
} <*Ex6/j  
|e%o  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 &A1~x!`  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 >l>;"R9N  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 =_"[ &^  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: 4t]YHLBS  
<mk'n6B  
<appSettings> VEc^Ap1?'  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> Sc?UjEs  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> O:I"<w9_1  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 3j h: K   
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ; 1^ ([>|  
</appSettings> O} &%R:  
eM) I%  
然后,在客户端程序代码中,自定义一个初始化方法如:InitMediaType(),读取配置文件的所有key值,填充cbbMediaType组合框控件中: D,c53B6M  
private void InitMediaType() 'G#T 6B!  
{ ^p}S5,  
cbbMediaType.Items.Clear(); drM@6$k  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) oPbxe  
{ ^z^zsNx  
    cbbMediaType.Item.Add(key); }5nVZ;  
} 7gx 7NDt  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; qs|{  
} k%gO  
\\D(St  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: c@&`!e  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) {!/ha$(  
{ HT% =o}y  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); nF)XZB 0F  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); B(zcoWQ*B  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; GdlzpBl  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, oRALhaI  
factoryDllName).Unwrap(); Z=|NoDZ  
IMedia media = factory.CreateMedia(); yPmo@aw]1  
media.Play(); ~CRd0T[^  
} PL}c1Ud  
W74Y.zQ  
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。 }}Kj b  
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: P\nz;}nv  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 h;lg^zlTb  
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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