1、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想（C#）2009-10-05 23:33有了思想才能飛翔，缺乏靈活就象少了輪子的汽車，難以飛奔。為了更好的理解設(shè)計(jì)思想，結(jié)合一個盡可能簡潔的實(shí)例來說明OOD、設(shè)計(jì)模式及重構(gòu)。通過下面的代碼，詳細(xì)地闡述面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想。一、傳統(tǒng)過程化設(shè)計(jì)思想假定我們要設(shè)計(jì)一個媒體播放器（只從軟件設(shè)計(jì)的角度，不涉及硬件）。該媒體播放器目前只支持音頻文件mp3和wav。按照結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)出來的播放器的代碼如下：public class MediaPlayerprivate void PlayMp3()MessageBox.Show("Play the mp3 file.")

2、;private void PlayWav()MessageBox.Show("Play the wav file.");public void Play(string audioType)switch (audioType.ToLower()case ("mp3"):PlayMp3();break;case ("wav"):PlayWav();break;從傳統(tǒng)的過程化設(shè)計(jì)思想來看，這是一段既實(shí)用又簡潔的代碼。如果，客戶又提出新的要求：要播放器不僅僅播放mp3和wav文件，還要播放其他音頻文件如wma、mp4等，為此我們要不斷地增加

3、相應(yīng)地播放方法和修改條件語句，直止條件語句足夠長。如果，客戶感到這個媒體播放器功能太少了，只能聞其聲，不能見其人，太單一。如果在聽著優(yōu)美音樂的同時又能看到歌唱者瀟灑、英俊的舞姿那就更好了。從代碼設(shè)計(jì)的角度看，他們希望媒體播放器支持視頻文件了。也許你會想，不會再增加視頻這方面的代碼，可以，在增加視頻媒體的播放方法，在修改條件判斷語句，如果還有其他，還可以同樣地增加、修改。到此你也許會提出，要是不修改或很少修改原來的代碼就能增添其他功能該多好??！這樣看，原來的軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)似乎有點(diǎn)問題。事實(shí)上，隨著功能的不斷增加，你越來越發(fā)現(xiàn)這個設(shè)計(jì)非常的糟糕，因?yàn)樗緵]有為未來的需求變更提供最起碼的擴(kuò)展。為了應(yīng)

4、接不暇的變更需求，你不得不不厭其煩地修改原來的代碼，使其適應(yīng)需求變化，甚至在修改代碼時，由于過多的代碼依賴關(guān)系弄得人焦頭爛額，直止一塌糊涂。二、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想還是以設(shè)計(jì)一個媒體播放器為例，設(shè)計(jì)要求相同。不訪我們換個設(shè)計(jì)思路利用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)思想（OOD）來做做看如何！根據(jù)OOD的思想，我們應(yīng)該把mp3和wav分別看作是兩個獨(dú)立的對象。代碼設(shè)計(jì)如下：public class MP3public void Play()MessageBox.Show("Play the mp3 file.");public class WAVpublic void Play()MessageBo

5、x.Show("Play the wav file.");Public class MediaPlayerswitch (audioType.ToLower()case ("mp3"):MP3 m = new MP3();m.Play();break;case ("wav"):WAV w = new WAV();w.Play();break;現(xiàn)在我們重構(gòu)代碼，建立統(tǒng)一的Play()方法，（在后面的設(shè)計(jì)中，你會發(fā)現(xiàn)這樣改名是多么的重要！）更改媒體播放類MediaPlayer的代碼。如果這樣的設(shè)計(jì)代碼，實(shí)質(zhì)上沒有多大的變化，只是對原來過程

6、化設(shè)計(jì)思想的一種替代，并沒有擊中要害，亦然沒有靈活性、可擴(kuò)展性。2.1單向分派技術(shù)的應(yīng)用(在這里用類的多態(tài)來實(shí)現(xiàn)的)我們不訪這樣設(shè)想：既然mp3和wav都屬于音頻文件，都具有音頻文件的共性，應(yīng)該建立一個共同的AudioMedia父類。public class AudioMediapublic void Play()MessageBox.Show("Play the AudioMedia file.");現(xiàn)在引入繼承思想，OOD就有點(diǎn)雛形了（不是說有了繼承就有了OOD思想，這里只是從繼承的角度談一談OOD思想，當(dāng)然從其他角度如合成、聚合等角度也能很好地體現(xiàn)OOD思想）。其實(shí)在

7、現(xiàn)實(shí)生活中，我們的播放器播放的只能是某種具體類型的音頻文件如mp3，因此這個AudioMedia類只能是音頻媒體的一個抽象化概念，并沒有實(shí)際的使用情況。對應(yīng)在OOD設(shè)計(jì)中，既這個類永遠(yuǎn)不會被實(shí)例化。為此我們應(yīng)將其改為抽象類，如下：public abstract class AudioMediapublic abstract void Play();public class MP3:AudioMediapublic override void Play()MessageBox.Show("Play the mp3 file.");public class WAV:AudioM

8、ediapublic override void Play()MessageBox.Show("Play the wav file.");public class MediaPlayer/根據(jù)需要完成任務(wù)的單向分派public void Play(AudioMedia media)media.Play();到此，我們通過單向分派技術(shù)使OOD思想得到進(jìn)一步的體現(xiàn)?，F(xiàn)在的設(shè)計(jì)，即滿足了類之間的層次關(guān)系，又保證了類的最小化原則，同時又體現(xiàn)了面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則（開閉原則、里氏代換原則）更利于擴(kuò)展。（止此，你會發(fā)現(xiàn)play方法名的更改是多么必要）。如果現(xiàn)在又增加了對WMA、MP4等音頻

9、文件的播放，只需要設(shè)計(jì)WMA類，MP4類，并繼承AudioMedia，在相應(yīng)的子類中重寫Play方法就可以了，MediaPlayer類對象的Play方法根本不用任何改變。如果讓媒體播放器能夠支持視頻文件，必須另外設(shè)計(jì)視頻媒體的類。因視頻文件和音頻文件有很多不同的地方，不可能讓視頻繼承音頻。假設(shè)我們播放器支持RM和MPEG格式的視頻。視頻類代碼如下：public abstract class VideoMediapublic abstract void Play();public class RM:VideoMediapublic override void Play()MessageBox.S

10、how("Play the rm file.");public class MPEG:VideoMediapublic override void Play()MessageBox.Show("Play the mpeg file.");這樣設(shè)計(jì)還是有點(diǎn)糟糕，這樣就無法實(shí)用原有的MediaPlayer類了。因?yàn)槟阋シ诺囊曨lRM文件并不是音頻媒體AudioMedia的子類。不過，我們可以這樣想，無論音頻媒體還是視頻媒體都是媒體，有很多相似的功能，如播放、暫停、停止等，為此我們把“媒體”這個概念抽象出來做為一個接口。（雖然也可以用抽象類，但在C#里只支持類

11、的單繼承，不過c#支持接口的多繼承）。根據(jù)接口的定義，你完全可以將相同功能的一系列對象實(shí)現(xiàn)同一個接口。讓音頻媒體類及視頻媒體類都繼承媒體這個接口。代碼如下：public interface IMediavoid Play();public abstract class AudioMedia:IMediapublic abstract void Play();public abstract class VideoMedia:IMediapublic abstract void Play();這樣再更改MediaPlayer類的代碼：public class MediaPlayerpublic v

12、oid Play(IMedia media)media.Play();現(xiàn)在看來，程序是不是有很大的靈活性和可擴(kuò)展性了?？偨Y(jié)一下，從MediaPlayer類的演變，我們可以得出這樣一個結(jié)論：在調(diào)用類對象的屬性和方法時，盡量避免將具體類對象作為傳遞參數(shù)，而應(yīng)傳遞其抽象對象，更好地是傳遞接口，將實(shí)際的調(diào)用和具體對象完全剝離開，這樣可以很好地體現(xiàn)了軟件工程的靈活性、擴(kuò)展性?，F(xiàn)在看起來似乎很完美了，但我們忽略了MediaPlayer的調(diào)用者這個事實(shí)。仍然需要條件語句來實(shí)現(xiàn)。例如，在客戶端程序代碼中，用戶通過選擇cbbMediaType組合框的選項(xiàng)，決定播放音頻媒體還是視頻媒體，然后單擊Play按鈕執(zhí)行。

13、Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)IMedia media = null;case ("mp3"):media = new MP3();break;/其它類型略;case ("rm"):media = new RM();break;/其它類型略；MediaPlayer player = new MediaPlayer();player.Play(media);2.2設(shè)計(jì)模式、條件外置及反射技術(shù)的應(yīng)用隨著需求的增加，程序?qū)絹碓綇?fù)雜。此時就應(yīng)調(diào)整設(shè)計(jì)思想，充分考慮到代碼的重構(gòu)和設(shè)計(jì)模式

14、的應(yīng)用。最后當(dāng)設(shè)計(jì)漸趨完美后，你會發(fā)現(xiàn)，即使需求不斷增加，你也可以神清氣爽，不用為代碼設(shè)計(jì)而煩惱了。為了實(shí)現(xiàn)軟件工程的三個主要目標(biāo)：重用性、靈活性和擴(kuò)展性。我們不訪用設(shè)計(jì)模式、條件外置及反射來實(shí)現(xiàn)。使用工廠模式，能夠很好地根據(jù)需要，調(diào)用不同的對象（即動態(tài)調(diào)用），保證了代碼的靈活性。雖然這里有兩種不同類型的媒體AudioMedia和VideoMedia（以后可能更多），但它們同時又都實(shí)現(xiàn)IMedia接口，所以我們可以將其視為一種產(chǎn)品。媒體工廠接口如下：public interface IMediaFactoryIMedia CreateMedia();然后為具體的媒體文件對象搭建工廠，并統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)

15、媒體工廠接口：public class MP3Factory:IMediaFactorypublic IMedia CreateMedia()return new MP3();/其它工廠略；public class RMFactory:IMediaFactorypublic IMedia CreateMedia()return new RM();/其它工廠略；寫到這里，也許有人會問，為什么不直接給AudioMedia和VideoMedia類搭建工廠呢？很簡單，因?yàn)樵贏udioMedia和VideoMedia中，分別還有不同的類型派生，如果為它們搭建工廠，則在CreateMedia()方法中，仍

16、然要使用條件判斷語句，代碼缺乏靈活性，不利擴(kuò)展。還有一個問題，就是真的有必要實(shí)現(xiàn)AudioMedia和VideoMedia兩個抽象類嗎？讓其子類直接實(shí)現(xiàn)接口不是更簡單？對于本文提到的需求，是能實(shí)現(xiàn)的。但不排除AudioMedia和VideoMedia它們還會存在其他區(qū)別，如音頻文件還需給聲卡提供接口，而視頻文件還需給顯卡提供接口。如果讓MP3、WAV、RM、MPEG直接實(shí)現(xiàn)IMedia接口，而不通過AudioMedia和VideoMedia，在滿足其它需求的設(shè)計(jì)上也是不合理的。現(xiàn)在客戶端程序代碼發(fā)生了稍許的改變：Public void BtnPlay_Click(object sender,E

17、ventArgs e)IMediaFactory factory = null;/音頻媒體case ("mp3"):factory = new MP3Factory();break;/視頻媒體case ("rm"):factory = new RMFactory();break;/其他類型略；MediaPlayer player = new MediaPlayer();player.Play(factory.CreateMedia();到這里，我們再回過頭來看MediaPlayer類。這個類中通過單向分派，根據(jù)傳遞參數(shù)的不同，分別實(shí)現(xiàn)了不同對象的Play

18、方法。在不用工廠模式時，這個類對象會運(yùn)行得很好。作為一個類庫或組件設(shè)計(jì)者來看，他提供了一個不錯的接口，供客戶端程序調(diào)用。利用工廠模式后，現(xiàn)在看來MediaPlayer類已經(jīng)多余。所以，我們要記住的是，重構(gòu)并不僅僅是往原來的代碼添加新的內(nèi)容。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)一些不必要的設(shè)計(jì)時，還需要果斷地刪掉這些冗余代碼。修改后的代碼如下：Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e)IMediaFactory factory = null;case ("mp3"):factory = new MP3Factory();break;/其他類

19、型略；case ("rm"):factory = new RMFactory();break;/其他類型略；IMedia media = factory.CreateMedia();media.Play();如果你在最開始沒有體會到IMedia接口的好處，在這里你應(yīng)該已經(jīng)明白了。我們在工廠模式中用到了該接口；而在客戶端程序中，仍然要使用該接口。使用接口有什么好處？那就是你的主程序可以在沒有具體業(yè)務(wù)類的時候，同樣可以編譯通過。因此，即使你增加了新的業(yè)務(wù)，你的客戶端程序是不用改動的。不過，這樣寫客戶端代碼還是不夠理想的，依然不夠靈活，在判斷具體創(chuàng)建哪個工廠的時候，仍需條件判斷。

20、現(xiàn)在看來，如果執(zhí)行者沒有完全和具體類分開，一旦更改了具體類的業(yè)務(wù)，例如增加了新的工廠類，仍然需要更改客戶端程序代碼。我們可以通過反射技術(shù)、條件外置很好地做到客戶端的靈活性。條件外置來實(shí)現(xiàn)，即通過應(yīng)用程序的配置文件來實(shí)現(xiàn)。我們可以把每種媒體文件類的類型信息放在配置文件中，然后根據(jù)配置文件來選擇創(chuàng)建具體的對象。并且，這種創(chuàng)建對象的方法將使用反射技術(shù)來完成。首先，創(chuàng)建配置文件：<appSettings><add key="mp3" value="MediaLibrary.MP3Factory" /><add key="w

21、av" value=" MediaLibrary.WAVFactory" /><add key="rm" value=" MediaLibrary.RMFactory" /><add key="mpeg" value=" MediaLibrary.MPEGFactory" /></appSettings>然后，在客戶端程序代碼中，自定義一個初始化方法如：InitMediaType()，讀取配置文件的所有key值，填充cbbMediaType組合框控件中：private void InitMediaType()cb