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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) _!o8s%9be  
kC.!cPd  
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。 |qMG@  
一、传统过程化设计思想 5c]:/9&  
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: ^ 4<D%\  
public class MediaPlayer /8e}c`  
{   <{cY2cx~3  
private void PlayMp3()  c`xNTr01  
{ ,5$G0  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); rByth,|  
} #sc!H4  
kaCN^yQ  
private void PlayWav() -kk7y  
{ hP+4{F*}-  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); l48$8Mgrr  
} }%Mdf6LS64  
1]:,Xa+|S  
public void Play(string audioType) UAF$bR  
{   A6=Z2i0w>X  
  switch (audioType.ToLower()) 'l^Bb#)"  
  { ;=,-C ;`  
    case ("mp3"): yDqwz[v b  
    PlayMp3(); 7_ix&oVI  
    break; k3$'K}=d  
    case ("wav"): cIwX sx  
    PlayWav(); DYf2V6'  
    break;       ,<L4tp+y0  
  }   "v:k5a(  
} Nx.9)MjI  
} ltuV2.$  
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。 Jai]z  
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。 ( 3B1X  
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! Xq$-&~   
这样看,原来的软件设计结构似乎有点问题。事实上,随着功能的不断增加,你越来越发现这个设计非常的糟糕,因为它根本没有为未来的需求变更提供最起码的扩展。为了应接不暇的变更需求,你不得不不厌其烦地修改原来的代码,使其适应需求变化,甚至在修改代码时,由于过多的代码依赖关系弄得人焦头烂额,直止一塌糊涂。 AF#: *<Ev  
二、面向对象设计思想 Hy3J2p9.  
还是以设计一个媒体播放器为例,设计要求相同。不访我们换个设计思路利用面向对象设计思想(OOD)来做做看如何! ?sQg{1"Zr  
根据OOD的思想,我们应该把mp3和wav分别看作是两个独立的对象。代码设计如下: |/K| Vwa  
public class MP3 fsjLD|?|:  
{ P{)D_Bi  
public void Play() y7UU'k`  
{ # QwX|x{  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); @FIL4sb  
} #tKks:eL  
} _5 SvZ;4  
&$|~",  
public class WAV \L(jNN0_R  
{ 6ZI Pe~`  
public void Play() :(XyiF<Ud  
{ "J,|),Yd  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); FL\pgbI  
} m~Pk ]~j  
} ,mm97I  
#Q =73~  
Public class MediaPlayer @\F7nhSfa  
{ fh`Y2s|:7R  
  switch (audioType.ToLower()) l\ dPfJ  
  { cV>?*9z0  
    case ("mp3"): A]m*~Vj]  
        MP3 m = new MP3(); H'3 pHb  
    m.Play(); 3Y#  
    break; ^*l dsc  
    case ("wav"): o+hp#e  
    WAV w = new WAV(); KOe]JDU  
w.Play(); |[n\'Xy;{  
    break;       I7Kgi3  
  } 2j4202  
}   Ru`afjc  
  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。 9)+!*(D  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) 4e>f}u 5  
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。 4OM ]8I!  
public class AudioMedia (+v':KH3_  
{ gtH^'vFZ  
public void Play()  Fw[1Aa#  
{ eHUyV@  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); mIf)=RW  
} MX~h>v3_R4  
} (zsmJe  
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)。 4wKCz Py  
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: j6^.Q/{^  
public abstract class AudioMedia &kd W(;`  
{ !Yo2P"  
public abstract void Play(); \68bXY.  
} M#2<|VUW,  
H$?MPA-c  
public class MP3:AudioMedia x3'ANw6E  
{ "n3n-Y#'  
public override void Play() R{brf6,  
{ R|Bi%q|4P  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); >1Iw!SO+  
} uq6>K/~D  
} |7|'J Ty  
"=]'"'B:  
public class WAV:AudioMedia (~\HizSl  
{ =Cf@!wZ^  
public override void Play() }c8et'HYf  
{ zfUj%N  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); )5`^@zx  
} clqFV   
} .vmCKZ  
uUaDesz~=  
public class MediaPlayer 68~]_r.a  
{   [EPRBK`=  
  //根据需要完成任务的单向分派 # .&t'"u  
public void Play(AudioMedia media) *@lVesC2  
{   lnl>!z  
  media.Play(); Q.4+"JoG  
} ^,'KmZm=  
} /FTP8XHwL)  
到此,我们通过单向分派技术使OOD思想得到进一步的体现。现在的设计,即满足了类之间的层次关系,又保证了类的最小化原则,同时又体现了面向对象设计原则(开—闭原则、里氏代换原则)更利于扩展。(止此,你会发现play方法名的更改是多么必要)。 \K2S.j  
如果现在又增加了对WMA、MP4等音频文件的播放,只需要设计WMA类,MP4类,并继承AudioMedia,在相应的子类中重写Play方法就可以了,MediaPlayer类对象的Play方法根本不用任何改变。 ]\ZJaU80I~  
如果让媒体播放器能够支持视频文件,必须另外设计视频媒体的类。因视频文件和音频文件有很多不同的地方,不可能让视频继承音频。假设我们播放器支持RM和MPEG格式的视频。视频类代码如下: cPL6(&7  
public abstract class VideoMedia U>n.+/ss  
{ R90chl   
public abstract void Play(); SPT x-b[  
}  iU{\a,  
h{]0 H'g  
public class RM:VideoMedia pTQ7woj}  
{ e'|P^G>g  
public override void Play() j*VYUM@y1\  
{ !k 'E  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); 2sBYy 8.r  
} >0N$R|B&  
} Ka{QjW!%d<  
R=NK3iGTf  
public class MPEG:VideoMedia 4[r:DM|8  
{ q/7T-"q/G  
public override void Play()  X|TGM  
{ !9zs>T&9a\  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); M1DV9~S  
} _}H`(d%N  
} p)7U%NMc(*  
`+(JwQC4  
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。 mk-L3H1@J3  
  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: (:# 4{C  
XC[AJ!q`  
public interface IMedia z\J#d 1e  
{ :$^sI"hO  
void Play(); QUdF`_U7  
} 2c9]Ja3:6  
:=`N2D  
public abstract class AudioMedia:IMedia <~5$<L4  
{ :;3y^!  
public abstract void Play(); o[G,~f\-  
} Zg;Ht  
7:)$oH  
public abstract class VideoMedia:IMedia {M0pq3SL*t  
{ &2Cu"O'.i  
public abstract void Play(); m,]h7xx  
} f;W>:`'  
=Rf!i78c5  
这样再更改MediaPlayer类的代码: ;fY)7 '  
public class MediaPlayer !B*d,_9 c  
{   x6~`{N1N M  
public void Play(IMedia media) z:tu_5w!,  
{   1QDAfRx  
  media.Play(); '"Dgov$q  
} KA {Y*m^7  
} <7~+ehu  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。  N5GQ2V  
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。 T$xY]hqr  
  现在看起来似乎很完美了,但我们忽略了MediaPlayer的调用者这个事实。仍然需要条件语句来实现。例如,在客户端程序代码中,用户通过选择cbbMediaType组合框的选项,决定播放音频媒体还是视频媒体,然后单击Play按钮执行。 DvXbbhp  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )x&}{k6 %  
{ `ZAGseDd~  
IMedia media = null; !*|`-woE  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) A?OaP  
{ tB{O6=q  
  case ("mp3"): R<-(  
    media = new MP3(); 9k!#5_ M  
    break; >/F,Z%! &q  
        //其它类型略; 4#@zn 2l  
  case ("rm"): J\kv}v  
    media = new RM(); w6l8RNRe  
    break;   HveOG$pT  
  //其它类型略; DW~< 8  
} zpd Z.  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); KGb3n;]  
player.Play(media); +-OqO3R  
} (f|3(u'e?  
6~0. YZ9  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 w873: =  
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。 7[W! Nx  
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。 2s@<k1EdPl  
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。 U_c.Z{lC4  
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: m48m5>  
public interface IMediaFactory 7*r7Q'  
{ _/5mgn<GK  
IMedia CreateMedia(); aYQIe7J90J  
} q.>{d%?  
J@c)SK%2h  
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: *:3`$`\54  
public class MP3Factory:IMediaFactory \?e{/hXnl  
{ p M:lg  
public IMedia CreateMedia() RE(R5n28,  
{ 3Vl?;~ :5  
  return new MP3(); |};P"&  
} P*6B+8h"5g  
} t)O$W   
//其它工厂略; ,9W|$2=F  
"?GA}e"R  
public class RMFactory:IMediaFactory 7"`%-a$7  
{ 195m0'zda  
public IMedia CreateMedia() h$EH|9HAb  
{ 0;j)rmt  
  return new RM(); 7 Ld5  
} [' ~B &  
} B#_<?  
//其它工厂略; E}d@0C:  
0[JJ  
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。 !A )2<<4  
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: 0m^(|=N-  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) e:E:"elr]  
{ )Fh+6  
IMediaFactory factory = null; Quy&CV{@  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) ]E\o<"#t/  
{ FabzP_<b  
  //音频媒体 =1noT)gC R  
  case ("mp3"): VFj}{Y  
    factory = new MP3Factory(); 3: 'eZ cM  
    break; }W2FF  
  //视频媒体 W|X=R?*ZK  
case ("rm"): tx` Z?K[  
    factory = new RMFactory(); #mT\B[4h  
    break;   {}.M(nPtv;  
  //其他类型略; rra|}l4Y  
} ` nd/N#  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); A9 *P7  
player.Play(factory.CreateMedia()); ;$nCQ/ /  
} _*l+ze[a  
1U)U{i7j  
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。 ;AH8/M B9  
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: 8'>yB  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) et`1#_o  
{ ltWEA  
IMediaFactory factory = null; dI(1L~  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) '048Qykt;  
{     HfOaJ'+e<  
  case ("mp3"): *P01 yW0  
    factory = new MP3Factory(); y&n-8L_  
    break; gB_gjn\  
    //其他类型略; c)j60y   
  case ("rm"): ZGw 6Bd_I  
    factory = new RMFactory(); \? n<UsI  
    break;   N,bH@Q.Ci  
  //其他类型略; &q7}HO/ @  
} eK[9wEdn  
IMedia media = factory.CreateMedia(); ,Mr_F^|  
media.Play(); 5_\1f|,  
} ^/ff)'.J  
FrsXLUY  
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。 mIe 5{.m#  
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。 *DgRF/S  
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。 kmg/hNtN  
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: +<T361eyY  
QQ/9ZI5  
<appSettings> Q5&|1m Pb  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 1j]vJ4R_\  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> v*kX?J#]5  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> N(kSE^skOa  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> +V9(4la  
</appSettings> kp Rk.Q*  
GM Y[Gd  
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: !ir%Pz ^)  
private void InitMediaType() dG!)<  
{ Jim5Ul  
cbbMediaType.Items.Clear(); 7ju^B/ 7  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) _&M^}||UH  
{ Ekn3ODz,  
    cbbMediaType.Item.Add(key); g^{a;=  
} h^YUu`P  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; wn.UjxX.  
} ,E8g~ZUY9  
l>6p')F!  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: &"=O!t2  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) k_nQmU>  
{ I0N~>SpZ5  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); L=5Y^f'aU  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); S rhBU6K  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; vcZ"4%w  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, ~lbm^S}-  
factoryDllName).Unwrap(); #+ {%>f  
IMedia media = factory.CreateMedia(); 59(kk;  
media.Play(); z`YAOhD*h4  
} Z ?ATWCa  
`j'gt&  
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。 D77$aCt  
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: wS [k}  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 miV8jaV  
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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