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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) uy3<2L#.  
yivu|q  
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+)cZ  
{ 67& hXIp  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ?";SUku  
} ,=m.WmXE  
d-UeItyW*  
public void Play(string audioType) Kg$RT?q-C6  
{   D'#Q`H  
  switch (audioType.ToLower()) 1I9v`eT4  
  { Lau@HYW0  
    case ("mp3"): ;X,u   
    PlayMp3(); "[|b,fxR  
    break; .="X vVdkp  
    case ("wav"): fq6%@M~  
    PlayWav(); xZ9:9/Vg  
    break;       YNU}R/u6^  
  }   YzI;)  
} i U$ ~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[Cx s  
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$p  
public void Play() ((k"*f2%  
{ c~Ka) dF|  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); w6% Q"%rp  
} m.e]tTe  
} )?*YrWO{  
!.] JiT'o  
public class WAV 7z{wYCw  
{ q!5:M\  
public void Play() %SM;B-/zHt  
{ _8VP'S=  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); senK (kbc  
} @LKQ-<dZG  
} (CmK> "C+  
ATNOb  
Public class MediaPlayer 1PkCWRpR  
{ :o' XE|N  
  switch (audioType.ToLower()) bV_nYpo  
  { |@Tga_0p  
    case ("mp3"): '-;[8:y.  
        MP3 m = new MP3(); e<L@QNX  
    m.Play(); 7^q~a(j  
    break; {3tzr;c?  
    case ("wav"): x%G3L\ 5  
    WAV w = new WAV(); /~[Lr   
w.Play(); 6Xlzdt  
    break;       nVb@sI{{k  
  } W7i|uTM  
}   t;&XIG~  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 ,S8K!  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 4>hHUz[_  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 aLJm%uW6m&  
public class AudioMedia g{65QP  
{ *gbK :*_J  
public void Play() \c=I!<9  
{ u/zBz*zh  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); :S+K\  
} e#(Ck{e  
} ETe4I`d{  
现在引入继承思想,OOD就有点雏形了(不是说有了继承就有了OOD思想,这里只是从继承的角度谈一谈OOD思想,当然从其他角度如合成、聚合等角度也能很好地体现OOD思想)。 !_<6}:ZB  
其实在现实生活中,我们的播放器播放的只能是某种具体类型的音频文件如mp3,因此这个AudioMedia类只能是音频媒体的一个抽象化概念,并没有实际的使用情况。对应在OOD设计中,既这个类永远不会被实例化。为此我们应将其改为抽象类,如下: %qP[+N&  
public abstract class AudioMedia )h!cOEt  
{ ISbs l =F  
public abstract void Play(); &],uD3:5O  
} SUncQJJ0S*  
`Lf'/q   
public class MP3:AudioMedia n|SV)92o1  
{ }h5i Tc  
public override void Play() k_al*iM>H  
{ >qjV{M  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Hcq.Lq;2:  
} 'rD6MY  
} Mqf Ns<2  
^mS |ff  
public class WAV:AudioMedia 'y8{, R4C  
{ +eM${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$m  
public class RM:VideoMedia <sdgL+&1h  
{ &9k~\;x  
public override void Play()  urp|@WZ  
{ ^({)t  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); c,UJ uCZ  
} (su,= Z  
} " T(hcI   
>nSsbhAe  
public class MPEG:VideoMedia SNEhP5!  
{ c0Ug5Vr  
public override void Play() gW, [X(  
{ ,,3lH-C  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); pMF vL  
} #mH@ /6,#[  
} :,BAw ,  
 *7Dba5B  
这样设计还是有点糟糕,这样就无法实用原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的视频RM文件并不是音频媒体AudioMedia的子类。 B6XO&I1c  
  不过,我们可以这样想,无论音频媒体还是视频媒体都是媒体,有很多相似的功能,如播放、暂停、停止等,为此我们把“媒体”这个概念抽象出来做为一个接口。(虽然也可以用抽象类,但在C#里只支持类的单继承,不过c#支持接口的多继承)。根据接口的定义,你完全可以将相同功能的一系列对象实现同一个接口。让音频媒体类及视频媒体类都继承媒体这个接口。代码如下: tMr7d  
&|SWy 2 N  
public interface IMedia xh6(~'$  
{ =;Id["+  
void Play(); 0SpB 2>_  
} 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<>  
} 4^_6~YP7  
8&QST!JGSX  
这样再更改MediaPlayer类的代码: M!mL/*G@YE  
public class MediaPlayer ?2<QoS  
{   68%aDs  
public void Play(IMedia media) 6iFlz9XiI  
{   D{9a'0J  
  media.Play(); verI~M$v{  
} u#05`i:Z  
} B=Hd:P|  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 ^Z (cV g  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 /E>;O47a  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 f5}afPk  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ;H$ Cq' I  
{  D2e-b  
IMedia media = null; x;ik   
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) h'ik3mLH  
{ =D zrM%  
  case ("mp3"): WC_.j^sW  
    media = new MP3(); G/ x6zdk  
    break; Km2~nkQ  
        //其它类型略; =^"Sx??V  
  case ("rm"): o:8ns m  
    media = new RM(); Z;+,hR((  
    break;   tpI/I bq  
  //其它类型略; lM-\:Q!  
} cGot0' mB  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); v[CR$@Y  
player.Play(media); qxRsq&_  
} \Z*:l(  
jAQ{H  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 D5zc{) /  
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。 92-Xz6Bo9  
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。 $W._FAAJ#  
使用工厂模式,能够很好地根据需要,调用不同的对象(即动态调用),保证了代码的灵活性。 K^{j$  
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: Aez2n(yac  
public interface IMediaFactory 5nPvEN/  
{ kHg|!  
IMedia CreateMedia(); 1N/4W6  
} <Qq {&,Le  
/%YW[oY{V  
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: ]36SF5<0r  
public class MP3Factory:IMediaFactory v]JET9hY  
{ <5Vf3KoC&  
public IMedia CreateMedia() BKFO^  
{ 81RuNs]  
  return new MP3(); mF gqM:  
} dJ"44Wu+J  
} ,7nu;fOT[  
//其它工厂略; (nqhX<T>  
=B&|\2`{)  
public class RMFactory:IMediaFactory (o>N*?, }  
{ ~|u;z,\  
public IMedia CreateMedia() @Y~gdK  
{ Y XhZWo{B  
  return new RM(); y)r`<B  
} o*T?f)_[p  
} t%@iF U;}  
//其它工厂略; b~;:[ #  
Ust +g4  
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。 5{ap  
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: S iNgV\('U  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) &zn|),  
{ F'~r?D  
IMediaFactory factory = null; '{`KYKLP+  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) j)i c7 b  
{ Fd8nR9A  
  //音频媒体 d /jx8(0  
  case ("mp3"): 33` bKKO}  
    factory = new MP3Factory(); e`Yj}i*bx]  
    break; h!B{7J  
  //视频媒体 _0[z xOI  
case ("rm"): NK-}[!f  
    factory = new RMFactory(); Y] 1U1 08  
    break;   \Y,P  
  //其他类型略; ]W3u~T*  
} #m#IBRD:  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); &UDbH* !4=  
player.Play(factory.CreateMedia()); G-CL \G\n  
} g.\b@0Uy'  
AB $N`+&  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 (~@.9&cBD  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: >$kFYb>~q  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) erI&XI  
{ W{Qb*{9  
IMediaFactory factory = null; {UH45#Ua  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) THl:>s  
{     II^Rp],>  
  case ("mp3"): ~U+<JC Z  
    factory = new MP3Factory(); h`Jc%6o  
    break; <mX5VGY9^  
    //其他类型略; #h.N#{9  
  case ("rm"): Eq@sU?j  
    factory = new RMFactory(); GS*O{u  
    break;   gvVy0nJI~  
  //其他类型略; Gn7\4,C  
} iBWzxPv:z  
IMedia media = factory.CreateMedia(); LBio$67F  
media.Play(); \Vv)(/q{  
} H:b"Vd"x9  
fe\'N4  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 8y<mHJ[B  
不过,这样写客户端代码还是不够理想的,依然不够灵活,在判断具体创建哪个工厂的时候,仍需条件判断。现在看来,如果执行者没有完全和具体类分开,一旦更改了具体类的业务,例如增加了新的工厂类,仍然需要更改客户端程序代码。 I'D3~UI f  
我们可以通过反射技术、条件外置很好地做到客户端的灵活性。 .(&6gB  
条件外置来实现,即通过应用程序的配置文件来实现。我们可以把每种媒体文件类的类型信息放在配置文件中,然后根据配置文件来选择创建具体的对象。并且,这种创建对象的方法将使用反射技术来完成。首先,创建配置文件: NO/$} vw  
Gb2|e.z  
<appSettings> hzbvR~rn  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> u!xgLf'`  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> :qS~"@?<  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> DN9x<%/-  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> !/`AM<`o  
</appSettings> Zn1((J7  
 H#F"n"~$  
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: W}F~vx.  
private void InitMediaType() f$</BND  
{ &tkPZ*}#1  
cbbMediaType.Items.Clear(); s"7FmJ\7rw  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) (9bU\4F\  
{ 5I* 1CIO  
    cbbMediaType.Item.Add(key); uA`e  
} vkLt#yj~  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; !B[ Y?b:  
} e_Zs4\^ef  
<S_0=U  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: [YQtX_;w  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) VK9E{~0=  
{ bO6z;D#  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); "-fyX!  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); ~#EXb?#uS  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; gISA13  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, 1`II%mf[  
factoryDllName).Unwrap(); i Q3wi  
IMedia media = factory.CreateMedia(); AU*]D@H  
media.Play(); daY0;,>  
} 4o''C |ND  
qZQm*q(jM  
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。 B'Nvl#  
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: FpttH?^  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 @#"K6  
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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