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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) )B&`<1Oie  
bXc*d9]  
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。 X(Mpg[,N"  
一、传统过程化设计思想 .o]I^3tf c  
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: "M/) LXn:0  
public class MediaPlayer cC/32SmY4  
{   sq(5k+y*J  
private void PlayMp3() r r\u)D#)  
{ tN4&#YK<  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Sw; kUJ  
} Fq <JxamR  
I~YV&12  
private void PlayWav() `uk=2k}&m  
{ j7a }<\  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); _unoDoB  
} cpw=2vnD  
8au Gz ,"  
public void Play(string audioType) mOHOv61  
{   pCo3%(  
  switch (audioType.ToLower()) 6'e^np  
  { YIZu{  
    case ("mp3"): <A|z   
    PlayMp3(); 6LCR ;~ ]  
    break; m;rr7{7X  
    case ("wav"): 8tv4_Lbx  
    PlayWav(); C@]D*k  
    break;       X 5}=|%Y  
  }   uqI'e_&=&5  
}  !O`j  
} p< 0=. ~  
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。 oH v.EO  
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。 :eD-'#@$u  
如果,客户感到这个媒体播放器功能太少了,只能闻其声,不能见其人,太单一。如果在听着优美音乐的同时又能看到歌唱者潇洒、英俊的舞姿那就更好了。从代码设计的角度看,他们希望媒体播放器支持视频文件了。也许你会想,不会再增加视频这方面的代码,可以,在增加视频媒体的播放方法,在修改条件判断语句,如果还有其他,还可以同样地增加、修改。到此你也许会提出,要是不修改或很少修改原来的代码就能增添其他功能该多好啊! /4+Q; P  
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 na9YlJ\  
二、面向对象设计思想 \<xo`2b  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! 0g=vMLi  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: 3WwCo.q;m  
public class MP3 us1$  
{ <"`f!k#[  
public void Play() F;_o `h  
{ Qx|HvT2P  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); toPFkc6`  
} 4Hb"yp$  
} {` bX*]  
BQ[R)o  
public class WAV `W_&^>yl  
{ 9ei'oZ  
public void Play() !ii( 2U  
{ \}kR'l  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); n{~&^Nby*I  
} {jR3D!hK  
} <3N\OV2  
j x< <h _j  
Public class MediaPlayer rwW"B  
{ "M2WK6?O5  
  switch (audioType.ToLower()) #?D[WTV  
  { >d"\  
    case ("mp3"): sGNHA( ;  
        MP3 m = new MP3(); vRW;{,d  
    m.Play(); ?6ssSjR}  
    break; ;w]1H&mc*A  
    case ("wav"): 9eP*N(m<  
    WAV w = new WAV(); bJ"2|VNH(  
w.Play(); {E)tzBI;^  
    break;       }QQl.'  
  } 9 ;uw3vI%  
}   BdU .;_K  
  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。 @gf <%>  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) Gl3g.`X{$@  
我们不访这样设想:既然mp3和wav都属于音频文件,都具有音频文件的共性,应该建立一个共同的AudioMedia父类。 j"TEp$x  
public class AudioMedia vR5X  
{ |Thm5,ao  
public void Play() F=*t]X[z}  
{ #hs&)6S f  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); <jYyA]Zy5  
} Pj g#  
} ('j'>"1H  
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)。 QqW N7y_9  
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: U1/ww-!Z  
public abstract class AudioMedia Gx4uf  
{ jgXr2JQ<  
public abstract void Play(); &dj/Dq@  
} Gf.xr%mUZr  
d Efk~V\  
public class MP3:AudioMedia ]c 'EJu  
{ Zs3xoIW7Ai  
public override void Play() ;QCGl$8A  
{ =u0a/2u|  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); &,Loqr  
} o>d0R w4h  
} ?/hS1yD;  
fwzyCbks  
public class WAV:AudioMedia I~p*~mLh'  
{ Lr\(7r  
public override void Play() )w&|VvM )L  
{ ^e =xEZD  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); |pMP-  
} glM42s  
} S ;8=+I,  
2Z<S^9O9  
public class MediaPlayer S7cD}yx*[  
{   i88`W&tI{  
  //根据需要完成任务的单向分派 o@j!JI&  
public void Play(AudioMedia media) =Ov,7<8o  
{   &+oJPpHi\  
  media.Play(); |na9I6  
} Sa.nUj{M=  
} SbMRrWy  
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)。 JW2f 6!b  
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。 (8o;Cm  
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: J?Q@f  
public abstract class VideoMedia @{3_7  
{ GvA4.s,  
public abstract void Play(); +@8, uL  
} I3x+pa^]2  
/L! =##  
public class RM:VideoMedia < r b5'  
{ +tYskx/  
public override void Play() "oR%0pU*  
{ }1sd<<\`  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); $O\]cQD`u  
} N#:W#C{16w  
} sN1I+X  
poi39B/Vt  
public class MPEG:VideoMedia kCoEdQ_  
{ ah!RQ2hDrV  
public override void Play() 2&o3OKt  
{ |hu9)0 P  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); F22]4DLHO  
} +~lPf.  
} "#%9dWy  
L N'})CI8m  
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。 WO+>W+|N  
  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: (|y@ ftr@  
<2I<Z'B,e  
public interface IMedia _]+ \ B  
{ \ERHnh  
void Play(); ]XfROhgP=  
} *  }ZKQ  
w~e$ul(IQM  
public abstract class AudioMedia:IMedia 6ZGw 3p)  
{ 5@i(pVWZ  
public abstract void Play(); eGbjk~,f'  
} pr1>:0dg  
(xBWxeL~  
public abstract class VideoMedia:IMedia k]A$?C0Q<%  
{ "j}fcrlG9  
public abstract void Play(); Bjb8#n04  
} a 0qDRB  
*{e,< DV  
这样再更改MediaPlayer类的代码: :YmFQ>e?  
public class MediaPlayer "/\- ?YJjw  
{   Novn#0a  
public void Play(IMedia media) QWwEfL  
{   z'Fu} ho  
  media.Play(); `ItPTSOi  
} <r8s= <:  
} ~_4$|WKl  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 {'f=*vMI  
总结一下,从MediaPlayer类的演变,我们可以得出这样一个结论:在调用类对象的属性和方法时,尽量避免将具体类对象作为传递参数,而应传递其抽象对象,更好地是传递接口,将实际的调用和具体对象完全剥离开,这样可以很好地体现了软件工程的灵活性、扩展性。 MrS~u  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 l;;"v) C8  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) r@H7J 5<Y-  
{ ;J?zD9  
IMedia media = null; {gS7pY%_W  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ? y^t  
{ G5zsId dS  
  case ("mp3"): FS6ZPjG)  
    media = new MP3(); hKQg:30<  
    break; *Cx3bg*Gan  
        //其它类型略; tWI4x3 &2  
  case ("rm"): Uv=hxV[7y  
    media = new RM(); |-vn,zpe  
    break;   f9b[0L  
  //其它类型略; 1Qo2Z;h@  
} R94 ID@LF  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); uhr&P4EW  
player.Play(media); t|k-Bh:x  
} rqi|8gKY  
9$N~OZ;-*x  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 |z.Z='`  
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。 koOp:7r  
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。 kQ $.g<  
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。 @ u2 P&|:{  
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: |(UkI?V  
public interface IMediaFactory !XrnD#  
{ w 8oIq*  
IMedia CreateMedia(); L t.Vo  
} /AUXO]  
ZS?4<lXF  
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: +Zi@+|"BCN  
public class MP3Factory:IMediaFactory $pYT#_P!/  
{ '0E^th#u-0  
public IMedia CreateMedia() /Es&~Fn  
{ A>Oi9%OY:  
  return new MP3(); ;{Su:Ixg  
} vip& b}u  
} vKcc|#  
//其它工厂略; ZNTOI]P&  
1 c4I`#_v  
public class RMFactory:IMediaFactory ~z*A%vp6ER  
{ TmO3hKaP  
public IMedia CreateMedia() t(.xEl;Ma  
{ sRf?JyB  
  return new RM(); _6&TCd<  
} [n9X5qG~  
} Q.])En >i  
//其它工厂略; AU/L_hg  
F\hU V[  
写到这里,也许有人会问,为什么不直接给AudioMedia和VideoMedia类搭建工厂呢?很简单,因为在AudioMedia和VideoMedia中,分别还有不同的类型派生,如果为它们搭建工厂,则在CreateMedia()方法中,仍然要使用条件判断语句,代码缺乏灵活性,不利扩展。 5o R/Q|^  
还有一个问题,就是真的有必要实现AudioMedia和VideoMedia两个抽象类吗?让其子类直接实现接口不是更简单?对于本文提到的需求,是能实现的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在其他区别,如音频文件还需给声卡提供接口,而视频文件还需给显卡提供接口。如果让MP3、WAV、RM、MPEG直接实现IMedia接口,而不通过AudioMedia和VideoMedia,在满足其它需求的设计上也是不合理的。现在客户端程序代码发生了稍许的改变: jMB&(r  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) !&8HA   
{ 2ID]it\5  
IMediaFactory factory = null; #MI4 `FZ  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) IAa}F!6Q1  
{ !S}4b   
  //音频媒体 J+20]jI  
  case ("mp3"): o+.LG($+U  
    factory = new MP3Factory(); v6_fF5N/  
    break; 9)]asY  
  //视频媒体 ~xP4}gs1  
case ("rm"): j5qrM_Chg  
    factory = new RMFactory(); S2EeC&-AR  
    break;   ojQjx|Q}  
  //其他类型略; lQnqPQY  
} BjyGk+A   
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); 1me16 5y<B  
player.Play(factory.CreateMedia()); *wVWyC  
} 2n8spLZYGY  
I w-3Z'hOX  
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。 CHX- 4-84{  
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: 982n G-"  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) R#i{eE*WF  
{ \z>L,U  
IMediaFactory factory = null; ,"Nfo`7  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ag\xwS#i5H  
{     NU?05sF  
  case ("mp3"): 12MWO_'g8  
    factory = new MP3Factory(); \gjY h2>  
    break; 0($ O1j~$  
    //其他类型略; y7)$~R):-  
  case ("rm"): yw9)^JU8"  
    factory = new RMFactory(); z&r@c-l@  
    break;   ES&"zjr$  
  //其他类型略; f mQ`8b  
} mUW4d3tE  
IMedia media = factory.CreateMedia(); nd)bRB  
media.Play(); 1:r8p6  
} P7`sJ("#  
*/JMPw&  
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。 Y &"rf   
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。 .W)%*~ O!;  
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。 |X$O'Gf#n  
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: Nn%[J+F  
LU=`K4  
<appSettings> r#CQCq  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 0j )D[K  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> "<y0D!&  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> -*I Dzm  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> ;j]-;wg-;  
</appSettings> & NO:S  
p%+uv\Ix  
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: `swf~  
private void InitMediaType() =6N%;2`84  
{ i`}nv,  
cbbMediaType.Items.Clear(); R8U?s/*  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) g*nh8  
{ p#eai  
    cbbMediaType.Item.Add(key); B5iVT<:a  
} wZ_k]{J  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; QC+K:jL  
} eJ3w}"?9s  
,J3s1 ]~^  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: <.yL&$9  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) @1UC9}>  
{ ~Kr_[X:d5  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); Nhnw'9  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 7"c^$fj  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; PfRe)JuB  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ~ojH$=K>d  
factoryDllName).Unwrap(); D|`I"N[<  
IMedia media = factory.CreateMedia(); :QV-!  
media.Play(); J XKqQxZ[X  
} Po%+:0oX  
4`x.d  
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。 'Xl_,; W]  
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: _1s\ztDpw  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 DNP %]{J  
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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