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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) '5+, lRu  
"9Fv!*<-W  
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。 @0x.n\M_  
一、传统过程化设计思想 tGy%n[ \  
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: cqU/Y_%l'  
public class MediaPlayer \=: g$_l  
{   qi5>GX^t]b  
private void PlayMp3() g_U*_5doA  
{ ]8j5Ou6#y  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); w}KcLaI  
} z%-"' Y]  
:r|P?;t(  
private void PlayWav() p`V9+CA  
{ $F'~^2  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ok=E/77`  
} 0eu$ oel-  
V:$ 1o  
public void Play(string audioType) -wHGi  
{   uX 5B>32  
  switch (audioType.ToLower())  x+j/v5  
  { hQRc,d6x5  
    case ("mp3"): T)?@E/VaS  
    PlayMp3(); Y&:\s8C  
    break; }&^bR)=  
    case ("wav"): *g_>eNpXD  
    PlayWav(); j1C0LP8  
    break;       g&20F`.N*>  
  }   9"v ox   
} JL*]9$o  
} (6_/n&mF  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 u=N;P  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 |H I A[.q  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! G`<1>%" F  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 \>CBam8d  
二、面向对象设计思想 L?5t <`#lw  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! rEyMSLN  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: W2V@\  
public class MP3 ,DsT:8  
{ t jBv{  
public void Play() e}@J?tJK.L  
{ h-u*~5dB<&  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); =>TtX@Q{  
} H  "/e%  
} w@D@,q'x  
>}`1'su  
public class WAV '3 ,JL!  
{ [+2^n7R  
public void Play() T%b^|="@  
{ fN/KXdAy&  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); ]?5@ObG  
} Ki 6BPi^  
}  6}ewBAq%  
/IR5[67  
Public class MediaPlayer [&59n,R`  
{  )"Yah  
  switch (audioType.ToLower()) zL=I-fVq  
  { +c2>j8e6  
    case ("mp3"): 5_T>HHR 6  
        MP3 m = new MP3(); 2/NWWoKw  
    m.Play(); 6#-; ,2i  
    break; S`PSFetC  
    case ("wav"): Nr7.BDA  
    WAV w = new WAV(); l`G:@}P>G  
w.Play(); -x5bdC(d  
    break;       ;:YjgZ:+Q]  
  } YXOD fd%L  
}   B#lj8I^|  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 DD3yl\#,  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Fgq*3t  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 w'j]Y%  
public class AudioMedia  [?(W7  
{ O-m}P  
public void Play() =njj.<BO  
{ x}24?mP  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); um4zLsd#v  
} h*'5h!  
} Q^;\!$:M  
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)。 */qc%!YV9  
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: '4S@:.D`  
public abstract class AudioMedia ` R-np_  
{ ))zaL2UP.  
public abstract void Play(); un%"s:  
} 7E t(p'  
?n~j2-[<  
public class MP3:AudioMedia 6@36 1f[  
{ ~H."{  
public override void Play() 5q*~h4=r7  
{ N>iCb:_ T;  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); D($UbT-v  
} *m/u3.\  
} PhdL@Mr  
BAed [  
public class WAV:AudioMedia `{[C4]Ew/  
{ >sY+Y22U  
public override void Play() 6<O]_HZ&  
{ _)\,6| #  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); gpl!Iz~5  
} cSWVHr  
} CawVC*b3  
X~b+LG/  
public class MediaPlayer 8hV:bz"  
{   k!rz8S"  
  //根据需要完成任务的单向分派 JB}h }nb  
public void Play(AudioMedia media) WWs>@lCK  
{   LB0=V0|  
  media.Play(); 2)]*re)  
} [^P2Kn  
} {[#  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 4H '&5  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 %^A++Z$`  
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: qa#F}aGd  
public abstract class VideoMedia x/v+7Pt_  
{ LZ$!=vg4  
public abstract void Play(); Qk?Jy<Ra  
} =v;@w$#  
9&jNdB  
public class RM:VideoMedia 3mpjSL  
{ _3JTHf<+  
public override void Play() CKx}.<_  
{ 6 d6SP)|j  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); /d;l:  
} =-Tetp  
} .v!e=i}.  
z81!F'x;  
public class MPEG:VideoMedia 3"RZiOyv  
{ G(e?]{(  
public override void Play() g_=ZcGC  
{ <Z_`^~!  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); xJlq2cK  
} m#P&Yd4T  
} )`0 j\  
kv2:rmv  
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。 H%V[% T4=  
  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: 3iwZUqyq  
7?@v}%w  
public interface IMedia )HcC\[  
{ b9jm= U  
void Play(); wVX0!y6  
} ^|z>NV5>  
Ac%K+Pgk.  
public abstract class AudioMedia:IMedia vN+!l3O  
{  }2"k:-g  
public abstract void Play(); nIT=/{oyi  
} |&.)_+w  
jiDYPYx;I  
public abstract class VideoMedia:IMedia F[Up  
{ /vKDlCH*  
public abstract void Play(); sIe(;%[`  
} $Vh82Id^  
kdq55zTc<6  
这样再更改MediaPlayer类的代码: 9wzYDKN}  
public class MediaPlayer j/\XeG>  
{   =<icHt6s  
public void Play(IMedia media) N\$6R-L  
{   nXjUTSGa)  
  media.Play(); `MS=/xE  
} ; o=mL_[  
} Qw+">  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 J.(_c ' r  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 ,GlK_-6>  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。  -W ,b*U  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) ~heF0C_  
{ bzS [X  
IMedia media = null; agzG  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) YXEZ&$e'  
{ jXQ_7  
  case ("mp3"): Q)/q h;R u  
    media = new MP3(); -0{WB(P  
    break; ZVL0S{V-mh  
        //其它类型略; "-oC,;yq  
  case ("rm"): 6fiJ' j@  
    media = new RM(); cE[lB08  
    break;   6=k^gH[g  
  //其它类型略; OWzIea@  
} 82<!b]^1  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); pY@+.V`a  
player.Play(media); ;f?bb*1  
} kaLRI|hC  
L.'N'-BV  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 l/5/|UE9  
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。 `N0E;=g  
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。 ~cz t=  
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。 P:+:Cm<  
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: Syb:i(Y  
public interface IMediaFactory iGIaZ!j aW  
{ {iRNnh   
IMedia CreateMedia(); "Q( 8FF  
} m,b<b91  
~[{| 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: 9azPUf) C  
public class MP3Factory:IMediaFactory K;~dZ  
{ &2DW  
public IMedia CreateMedia() x0] *'^aA  
{ *MNY1+RJ  
  return new MP3(); C*$/J\6xy  
} >4c 1VEi  
} 4^r}&9C ~  
//其它工厂略; ME.LS2'n  
}z[se)s  
public class RMFactory:IMediaFactory Ic*Q(X  
{ u|C9[(  
public IMedia CreateMedia() M:~#"lfK  
{ N78Ev7PN  
  return new RM(); Tr8+E;;  
} Z=xrj E  
} |[ge ,MO:  
//其它工厂略; &1&*(oi]X  
8{RiaF8  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 b#F3,T__`Y  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: px*MOHq K  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) l[x wH 9'  
{ -;v:. [o.  
IMediaFactory factory = null; 9M6&+1XE  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 8447hb?W$  
{ B0:O]Ax6.^  
  //音频媒体 q/Q*1  
  case ("mp3"): e :#\Oh  
    factory = new MP3Factory(); 'oTF$3n  
    break; ? DPL7  
  //视频媒体 O;w';}At  
case ("rm"): ^l9S5 {  
    factory = new RMFactory(); C-M op,w  
    break;   b% F|V G  
  //其他类型略; 5 Z@Q ^  
} o{qbbJBC  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); B`vV[w?  
player.Play(factory.CreateMedia()); tNjrd}8s  
} !`u)&.t7  
~HELMS~-  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 }*%%GPJ  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: |Qm 7x[i  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) gG}<l ':  
{ xN5}y3  
IMediaFactory factory = null; j/sZ:Q  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) iZ{D_uxq  
{     ZjzQv)gZ  
  case ("mp3"): "m!Cl-+u  
    factory = new MP3Factory(); TPrwC~\B/  
    break; 6wGf47  
    //其他类型略; NTV0DkX  
  case ("rm"): %bAv.'C  
    factory = new RMFactory(); \t}!Dr+yN  
    break;   bNXT*HOZb3  
  //其他类型略; `18G 5R  
} /h_BF\VBs  
IMedia media = factory.CreateMedia(); n@*NQ`(_  
media.Play(); [P^ .=F  
} aJub("  
xHf l>C'  
如果你在最开始没有体会到IMedia接口的好处,在这里你应该已经明白了。我们在工厂模式中用到了该接口;而在客户端程序中,仍然要使用该接口。使用接口有什么好处?那就是你的主程序可以在没有具体业务类的时候,同样可以编译通过。因此,即使你增加了新的业务,你的客户端程序是不用改动的。 noacnQ_I$  
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。 YcIk{_N3  
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。 /t816,i  
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: t ({:TQ  
nF)|oA   
<appSettings> \=.iM?T  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> "2 Kh2[K  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> _ ZJP]5  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> s)}C&T$Y.  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> $ED<:[3N  
</appSettings>  3N;X|pa  
_W$4Qn+f  
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: "Li"NxObCA  
private void InitMediaType() 4h-y'&Z  
{ ]g:VvTJ;?  
cbbMediaType.Items.Clear(); -gzk,ymp  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) mX %;  
{ _Ab|<!a/R  
    cbbMediaType.Item.Add(key); C,Ch6Ph  
} A;h~Fx6s  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; :}Z+K*%o-  
} s{gdTG6v`  
-\>Xtix^-c  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: NKRNEq!  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) LdA&F& pI  
{ gzeG5p  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Ra.<D.  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 7dAa~!/(  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; &QvWT+]c'0  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, *vht</?J  
factoryDllName).Unwrap(); Ur_~yX]Mo  
IMedia media = factory.CreateMedia(); m+CvU?)gJ  
media.Play(); [N{Rd[{QTL  
} /']Gnt G.  
 I"r*p?  
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。 uA,K}sNRZ  
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: zg[ksny  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 k5|h8%h8  
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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