面向对象设计(OOD)思想——还是以播放器为例(ZT) uy3<2L#.
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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。 &.*UVc2+Y
一、传统过程化设计思想 4.jRTL5-oj
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: /]xa}{^B
public class MediaPlayer gaY&2
{ i!?gga
private void PlayMp3() Ms(xQ[#+
{ gK[;"R)4o@
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); !sm/BsmL7T
} !V37ePFje
FHSoj=
private void PlayWav() :Tg+)c Z
{ 67&
hXIp
MessageBox.Show("Play the wav file."); ?";SUku
} ,=m.WmXE
d-UeItyW*
public void Play(string audioType) Kg$RT?q-C6
{ D'#Q`H
switch (audioType.ToLower()) 1I9v`eT4
{ Lau@HYW0
case ("mp3"): ;X,u
PlayMp3(); "[|b,fxR
break; .="XvVdkp
case ("wav"): fq6%@M~
PlayWav(); xZ9:9/Vg
break; YNU}R/u6^
} YzI;)
} i
U$~H
} G-Tmk7m
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。 |HAJDhM,l
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。 s3Vb2C*
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! XWp8[Cxs
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。 Iv6 q(c
二、面向对象设计思想 {q?&h'#y
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! H0Pxw
P>q
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: Bvn3:+(47
public class MP3 hJ'H@L7
{ 6@J=n@J$p
public void Play() ((k"*f2%
{ c~Ka) dF|
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); w6%
Q"%rp
} m.e]tTe
} )?*YrWO{
!.]JiT'o
public class WAV 7z{wYCw
{ q!5:M\
public void Play() %SM;B-/zHt
{ _8VP'S=
MessageBox.Show("Play the wav file."); senK(kbc
} @LKQ-<dZG
} (CmK>"C+
ATNOb
Public class MediaPlayer 1PkCWRpR
{ :o'XE|N
switch (audioType.ToLower()) bV_nYpo
{ |@Tga_0p
case ("mp3"): '-;[8:y.
MP3 m = new MP3(); e<L@QNX
m.Play(); 7^q~a(j
break; {3tzr ;c?
case ("wav"): x%G3L\5
WAV w = new WAV(); /~[Lr
w.Play(); 6Xlzdt
break; nVb@sI{{k
} W7i|uTM
} t;&XIG~
现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ,S8 K!
2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 4>hHUz[_
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 aLJm%uW6m&
public class AudioMedia g{65 QP
{ *gbK
:*_J
public void Play() \c=I!<9
{ u/zBz*zh
MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); :S+K\
} e#(Ck{e
} ETe4I`d{
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 !_<6}:ZB
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: %qP[+N&
public abstract class AudioMedia )h!cOEt
{ IS bs l=F
public abstract void Play(); &],uD3:5O
} SUncQJJ0S*
`Lf'/q
public class MP3:AudioMedia n|SV)92o1
{ }h5i Tc
public override void Play() k_al*iM>H
{ >qjV{M
MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Hcq.Lq;2:
} 'rD6MY
} Mqf Ns<2
^mS |ff
public class WAV:AudioMedia 'y8{,R4C
{ +eM${JyXH
public override void Play() XpIiJry!6
{ *z=_sD?1
MessageBox.Show("Play the wav file."); wbO6Ag@))
} C6_(j48&
} |?` 5 ~f
;?-AFd\i
public class MediaPlayer hvd}l8
{ Y::0v@&(
//根据需要完成任务的单向分派 ?9b9{c'an
public void Play(AudioMedia media) +]db-
{ >%JPgr/
8
media.Play(); :NzJvI<
} Ycm)PU ["
} R+sT
&d
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)。 =O/Bte.
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。 BT_]=\zi
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: ]]xKc5CT
public abstract class VideoMedia Ku;fZN[g
{ h@)U,&
public abstract void Play(); KuNLu31%
} r^9l/H~$
4.6$m
public class RM:VideoMedia <sdgL+&1h
{ &9k~\;x
public override void Play() urp|@WZ
{ ^({)t
MessageBox.Show("Play the rm file."); c,UJ uCZ
} (su,=Z
} " T(hcI
>nSsbhAe
public class MPEG:VideoMedia SNEhP5!
{ c0Ug5Vr
public override void Play() gW,[X(
{ , ,3lH-C
MessageBox.Show("Play the mpeg file."); pMF
vL
} #mH@ /6,#[
} :,BAw ,
*7Dba5B
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 B6XO&I1c
不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: tMr7d
&|SWy
2N
public interface IMedia xh6(~'$
{ =;Id["+
void Play(); 0SpB2>_
} h!"2Ux3!x
8K8u|]i
public abstract class AudioMedia:IMedia W?7l-k=S
{ G1:}{a5i_
public abstract void Play(); s"(RdJ-,
} *k$[/{S1-
D)*
public abstract class VideoMedia:IMedia O5dS$[`j\p
{ :]"5UY?oF
public abstract void Play(); OY*y<