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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) .f~9IAXP`  
J|jvqt9C  
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。 8=bn TJf  
一、传统过程化设计思想 3W ]zLUn  
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: Hwd^C 2v  
public class MediaPlayer MYV3</Xj*  
{   ox<6qW  
private void PlayMp3() &!;o[joG  
{ M'|[:I.V  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); _3u3b/%J?  
} D',7T=C   
\+Qd=,!i(  
private void PlayWav() `"'u mIz  
{ "Cvr("'O  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); 9T2_2  
} +5-|6  
YG?4DF  
public void Play(string audioType) ^^k9Acd~p  
{   O|Vc  
  switch (audioType.ToLower()) |$\1E+  
  { b&,Z mDJh  
    case ("mp3"): _"H\,7E  
    PlayMp3(); ,d!@5d&Zi  
    break; 3y$6}Kp4?  
    case ("wav"): 3XUVUd~  
    PlayWav(); ( !m6>m2  
    break;       H #X*OJ  
  }   VNz? e&>  
} uZf 6W<a  
} i,;a( Sy4  
从传统的过程化设计思想来看,这是一段既实用又简洁的代码。 "tO m  
如果,客户又提出新的要求:要播放器不仅仅播放mp3和wav文件,还要播放其他音频文件如wma、mp4等,为此我们要不断地增加相应地播放方法和修改条件语句,直止条件语句足够长。 D@5h$ m5  
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! .`u8(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。 [Djx@x  
二、面向对象设计思想 ^v5]Aq~X  
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! &&jQ4@m}j  
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: DIP%*b#l$\  
public class MP3 KDf#e3  
{ W}7Uh b  
public void Play() [SKDsJRPP  
{ ~Sf'bj;(  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); Gys-Im6>~@  
} 2S:B%cj9m  
} Pec40g:#F  
4S+E% b|)  
public class WAV SY.koW  
{ 0.PG]K6  
public void Play() 5KTFf6Uq  
{ rHybP6C<  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); l  ~xXy<  
} 7^@ 1cA=S  
} 5&A' +]  
mICx9oz]  
Public class MediaPlayer qv2J0'd'.  
{ cJSwA&  
  switch (audioType.ToLower()) 'F*OlZ!BWy  
  { F }F{/  
    case ("mp3"): 1o_Zw.  
        MP3 m = new MP3(); Q?>*h xzoP  
    m.Play(); ;Hp78!#,  
    break; KB~`3Wj|Z  
    case ("wav"): vUL@i'0&o  
    WAV w = new WAV(); #K`[XA  
w.Play();  YO fYa  
    break;       &P*r66  
  } XCgC^c'  
}   u -CY-  
  现在我们重构代码,建立统一的Play()方法,(在后面的设计中,你会发现这样改名是多么的重要!)更改媒体播放类MediaPlayer的代码。如果这样的设计代码,实质上没有多大的变化,只是对原来过程化设计思想的一种替代,并没有击中要害,亦然没有灵活性、可扩展性。 {$O.@#'  
  2.1单向分派技术的应用(在这里用类的多态来实现的) V0ulIKck  
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。 @x"vGYKd  
public class AudioMedia BNu zlR  
{ RK"dPr  
public void Play() I)Lg=n$  
{ ##1[/D(  
  MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); _@jl9<t=_  
} aq,&W q@  
} (lS&P"Xi  
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)。 J3y5R1?EP  
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: FU5vo  
public abstract class AudioMedia MDl  
{  V:F)m!   
public abstract void Play(); {u3^#kF  
} hY/SR'8  
5JIa?i>B  
public class MP3:AudioMedia !)_80O1  
{ 'hf-)\Ylf  
public override void Play() K (Z d-U  
{ }oj$w?Ex  
  MessageBox.Show("Play the mp3 file."); nWmc  
} H_vOZ0  
} W&TPrB  
o @~XX@5l  
public class WAV:AudioMedia WTSY:kvcCY  
{ K?(ls$  
public override void Play() <y(>z*T;  
{ >bEH&7+@_'  
  MessageBox.Show("Play the wav file."); <;SQ1^N  
} b ]1SuL  
} Xv9kJ  
b4S7 Q"g  
public class MediaPlayer dxUq5`#G,  
{   %* vYX0W"  
  //根据需要完成任务的单向分派 DIkD6n?V  
public void Play(AudioMedia media) $9M>B<]  
{   LN" bGe  
  media.Play(); 5i83(>p3]e  
} &CCB;Oi%  
} AL&}WbUC  
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)。 V-O49  
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。 2JUX29rER  
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: -r/#20Y  
public abstract class VideoMedia bhnm<RZ  
{ m/cbRuPWgP  
public abstract void Play(); yL_-w/a  
} 4/~8zvz&3  
T5Sa9\`>  
public class RM:VideoMedia 9Rb-QI  
{ `jvIcu5c  
public override void Play() v>~ottQ|  
{ rs=wEMq/  
  MessageBox.Show("Play the rm file."); J55K+  
} rcF;Lp :  
} j K$4G.x  
n<"?+bz"<  
public class MPEG:VideoMedia D$YAi%*H  
{ gmj a2F,  
public override void Play() z%`Tf&UL  
{ s lDxsb  
  MessageBox.Show("Play the mpeg file."); ryW1OV6?_0  
} 8}{';k  
} }rn}r4_a  
Ys+Dw-  
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。 C ])Q#!D|  
  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: o!aKeM~|Es  
?0DCjh8We  
public interface IMedia mE}``  
{ k#c BBrY  
void Play(); v"F.<Q  
} uQ vW@Tt  
w> IkC+.?  
public abstract class AudioMedia:IMedia 6pLB`1[v  
{ t TA6 p  
public abstract void Play(); N`8!h:yL  
} C$"jZcm,I  
Mpk^e_9`<  
public abstract class VideoMedia:IMedia ^R,5T}J.  
{ bL)g+<:F  
public abstract void Play(); 28f-8B  
} 7. G   
PUltn}M  
这样再更改MediaPlayer类的代码: n{r+t=X  
public class MediaPlayer _-%ay  
{   <^~Xnstl  
public void Play(IMedia media) T9t9])  
{   HAf.LdnzS  
  media.Play(); ?uU0NKZA  
} d%t]:41=Z  
} $- =aqUU  
  现在看来,程序是不是有很大的灵活性和可扩展性了。 {;n?c$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。 ]1)@.b;QR  
  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。 c5;YKON  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) )N)ziAy}  
{ DECX18D  
IMedia media = null; "sAR< 5b  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) %b\xRt[0v7  
{ 6ynQCD  
  case ("mp3"): ~<v{CBq[  
    media = new MP3(); u\t[rC=yd  
    break; sx*1D9s_  
        //其它类型略; P^rSpS9  
  case ("rm"): AN^,  
    media = new RM(); }2`S@Rq.WW  
    break;   lcUL7  
  //其它类型略; ^3r2Q?d\  
} lT(MywNsg  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); qY0Ic5wCY  
player.Play(media); +:Y6O'h.  
} !MGQ+bD6  
> 5 i8 %r  
2.2设计模式、条件外置及反射技术的应用 zF{ z_c#3@  
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。 u;Z~Px4]v  
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。 =j}00,WH  
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。 h,#AY[Q  
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: FJ2^0s/"  
public interface IMediaFactory Pd@?(WQ  
{ $Z;0/\r%  
IMedia CreateMedia(); 9xWeVlfQ  
} kj-S d^  
YHAy+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: goxgJOiB  
public class MP3Factory:IMediaFactory ey Cg *  
{  oR5`-  
public IMedia CreateMedia() y t<K!=7&  
{ J@)6]d/,  
  return new MP3(); a"ht\v}1  
} IPY@9+]  
} &]ImO RN  
//其它工厂略; r<~1:/F|  
2pB@qi-]  
public class RMFactory:IMediaFactory !J+5l&  
{ ci*Z9&eS+  
public IMedia CreateMedia() U`:$1*(`  
{ ~s88JLw%&u  
  return new RM(); M~wJe@bc  
} ] ^.#d  
} u/``*=Y@  
//其它工厂略; km8[azB o  
0P!6 .-XU  
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。 NB>fr#pb  
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: q5QYp  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) G-T:7  
{ }9@ ,EEhg  
IMediaFactory factory = null; EY&hWl*a^  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) [S*bN!t  
{ \f%jN1z  
  //音频媒体 4m%_#J{  
  case ("mp3"): zf6k%  
    factory = new MP3Factory(); P~=|R9 t  
    break; 0h$23.  
  //视频媒体 $0{c =r9  
case ("rm"): +]Ydf^rF  
    factory = new RMFactory(); rbs:qLa%  
    break;   ?mrG^TV^+r  
  //其他类型略; !7Ta Vx}`(  
} Lymy/9  
MediaPlayer player = new MediaPlayer(); _kgw+NA&-H  
player.Play(factory.CreateMedia()); ,LU/xI0O  
} `&j5/[>v  
W}nD#9tL  
到这里,我们再回过头来看MediaPlayer类。这个类中通过单向分派,根据传递参数的不同,分别实现了不同对象的Play方法。在不用工厂模式时,这个类对象会运行得很好。作为一个类库或组件设计者来看,他提供了一个不错的接口,供客户端程序调用。 K^w(WE;db  
利用工厂模式后,现在看来MediaPlayer类已经多余。所以,我们要记住的是,重构并不仅仅是往原来的代码添加新的内容。当我们发现一些不必要的设计时,还需要果断地删掉这些冗余代码。修改后的代码如下: =3l%ZL/  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) hesL$Z [  
{ Svy bP&i|  
IMediaFactory factory = null; $^d,>hJi  
switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) h_Q9 c  
{     g/'MECB  
  case ("mp3"): d\D.l^  
    factory = new MP3Factory(); h0d;a  
    break; g!cTG-bh>J  
    //其他类型略; (wnkdI{  
  case ("rm"): 591Syyy  
    factory = new RMFactory(); ,;hI yT  
    break;   HTvA]-AuM  
  //其他类型略; LZ}C{M{=5A  
} `(.K|l}  
IMedia media = factory.CreateMedia(); K1]H~'  
media.Play(); PW~+=,  
} 9v8{JaI3  
, 0MDkXb  
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。 c54oQ1Q&"  
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。 bBn4m:  
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。 kW3V"twx  
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: kR3g,P{L  
:B6hYx  
<appSettings> y}FTLX $  
<add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /> 2X!O '  
<add key="wav" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /> %!mJ nc%  
<add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /> 4%0eX]  
<add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /> 4U*J{''L  
</appSettings> DKx8<yEky  
3Gubq4r  
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: 67wY_\m9I  
private void InitMediaType() xlZ"F  
{ k^:)|Z  
cbbMediaType.Items.Clear(); yF8 av=<{  
foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys) waz)jEk  
{ \!Cix}}1  
    cbbMediaType.Item.Add(key); */;[ -9  
} U R>zL3  
cbbMediaType.SelectedIndex = 0; %QCh#v=ks  
} 6sJN@dFA  
wt0^R<28  
最后,更改客户端程序的Play按钮单击事件: <C`qJP-  
Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) XCc /\  
{ }(4U7Ac  
string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower();  \09eH[  
string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); q\cH+n)C  
//MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; d!mtSOh  
IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance(“MediaLibrary”, [p^N].K$  
factoryDllName).Unwrap(); @KfFt R-;  
IMedia media = factory.CreateMedia(); xb1 i{d  
media.Play(); $hZb<Xz  
} $O9Nprf  
$w4%JBZr  
这样可以很好地体现了软件工程的三个主要目标:重用性、灵活性和扩展性。 aw&:$twbM  
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: {/#^v?,  
<add key="AVI" value="MediaLiabrary.AVIFactory" />。 N3nFE:`u]  
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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