C# 媒体播放器设计 (vs 2008)

《让僵冷的翅膀飞起来》系列之一——从实例谈OOP、工厂模式和重构 有了翅膀才能飞，欠缺灵活的代码就象冻坏了翅膀的鸟儿。不能飞翔，就少了几许灵动的气韵。我们需要给代码带去温暖的阳光，让僵冷的翅膀重新飞起来。结合实例，通过应用OOP、设计模式和重构，你会看到代码是怎样一步一步复活的。 为了更好的理解设计思想，实例尽可能简单化。但随着需求的增加，程序将越来越复杂。此时就有修改设计的必要，重构和设计模式就可以派上用场了。最后当设计渐趋完美后，你会发现，即使需求不断增加，你也可以神清气闲，不用为代码设计而烦恼了。 假定我们要设计一个媒体播放器。该媒体播放器目前只支持音频文件mp3和wav。如果不谈设计，设计出来的播放器可能很简单： public class MediaPlayer { private void PlayMp3() { MessageBox.Show("Play the mp3 file."); } 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; } } } 自然，你会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。如果你的设计结果是这样，那么当你为应接不暇的需求变更而焦头烂额的时候，你可能更希望让这份设计到它应该去的地方，就是桌面的回收站。仔细分析这段代码，它其实是一种最古老的面向结构的设计。如果你要播放的不仅仅是mp3和wav,你会不断地增加相应地播放方法，然后让switch子句越来越长，直至达到你视线看不到的地步。 好吧，我们先来体验对象的精神。根据OOP的思想，我们应该把mp3和wav看作是一个独立的对象。那么是这样吗？ public class MP3 { public void Play() { MessageBox.Show("Play the mp3 file."); } } public class WAV { public void Play() { MessageBox.Show("Play the wav file."); } } 好样的，你已经知道怎么建立对象了。更可喜的是，你在不知不觉中应用了重构的方法，把原来那个垃圾设计中的方法名字改为了统一的Play()方法。你在后面的设计中，会发现这样改名是多么的关键！但似乎你并没有击中要害，以现在的方式去更改MediaPlayer的代码，实质并没有多大的变化。 既然mp3和wav都属于音频文件，他们都具有音频文件的共性，为什么不为它们建立一个共同的父类呢？ public class AudioMedia { public void Play() { MessageBox.Show("Play the AudioMedia file."); } } 现在我们引入了继承的思想，OOP也算是象模象样了。得意之余，还是认真分析现实世界吧。其实在现实生活中，我们播放的只会是某种具体类型的音频文件，因此这个AudioMedia类并没有实际使用的情况。对应在设计中，就是：这个类永远不会被实例化。所以，还得动一下手术，将其改为抽象类。好了，现在的代码有点OOP的感觉了： public abstract class AudioMedia { public abstract void Play(); } public class MP3:AudioMedia { public override void Play() { MessageBox.Show("Play the mp3 file."); } } public class WAV:AudioMedia { public override void Play() { MessageBox.Show("Play the wav file."); } } public class MediaPlayer { public void Play(AudioMedia media) { media.Play(); } } 看看现在的设计，即满足了类之间的层次关系，同时又保证了类的最小化原则，更利于扩展（到这里，你会发现play方法名改得多有必要）。即使你现在又增加了对WMA文件的播放，只需要设计WMA类，并继承AudioMedia，重写Play方法就可以了，MediaPlayer类对象的Play方法根本不用改变。 是不是到此就该画上圆满的句号呢？然后刁钻的客户是永远不会满足的，他们在抱怨这个媒体播放器了。因为他们不想在看足球比赛的时候，只听到主持人的解说，他们更渴望看到足球明星在球场奔跑的英姿。也就是说，他们希望你的媒体播放器能够支持视频文件。你又该痛苦了，因为在更改硬件设计的同时，原来的软件设计结构似乎出了问题。因为视频文件和音频文件有很多不同的地方，你可不能偷懒，让视频文件对象认音频文件作父亲啊。你需要为视频文件设计另外的类对象了，假设我们支持RM和MPEG格式的视频： public abstract class VideoMedia { public abstract void Play(); } public class RM:VideoMedia { public override void Play() { MessageBox.Show("Play the rm file."); } } public class MPEG:VideoMedia { public override void Play() { MessageBox.Show("Play the mpeg file."); } } 糟糕的是，你不能一劳永逸地享受原有的MediaPlayer类了。因为你要播放的RM文件并不是AudioMedia的子类。 不过不用着急，因为接口这个利器你还没有用上（虽然你也可以用抽象类，但在C#里只支持类的单继承）。虽然视频和音频格式不同，别忘了，他们都是媒体中的一种，很多时候，他们有许多相似的功能，比如播放。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： public interface IMedia { void Play(); } public abstract class AudioMedia:IMedia { public abstract void Play(); } public abstract class VideoMedia:IMedia { public abstract void Play(); } 再更改一下MediaPlayer的设计就OK了： public class MediaPlayer { public void Play(IMedia media) { media.Play(); } } 现在可以总结一下，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，这样可以提高代码的灵活性。 不过，事情并没有完。虽然一切看起来都很完美了，但我们忽略了这个事实，就是忘记了MediaPlayer的调用者。还记得文章最开始的switch语句吗？看起来我们已经非常漂亮地除掉了这个烦恼。事实上，我在这里玩了一个诡计，将switch语句延后了。虽然在MediaPlayer中，代码显得干净利落，其实烦恼只不过是转嫁到了MediaPlayer的调用者那里。例如，在主程序界面中： Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) { switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) { IMedia media; case ("mp3"): media = new MP3(); break; case ("wav"): media = new WAV(); break; //其它类型略； } MediaPlayer player = new MediaPlayer(); player.Play(media); } 用户通过选择cbbMediaType组合框的选项，决定播放哪一种文件，然后单击Play按钮执行。 现在该设计模式粉墨登场了，这种根据不同情况创建不同类型的方式，工厂模式是最拿手的。先看看我们的工厂需要生产哪些产品呢？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，用工厂方法模式就可以了。首先是工厂接口： public interface IMediaFactory { IMedia CreateMedia(); } 然后为每种媒体文件对象搭建一个工厂，并统一实现工厂接口： public class MP3MediaFactory:IMediaFactory { public IMedia CreateMedia() { return new MP3(); } } public class RMMediaFactory:IMediaFactory { public IMedia CreateMedia() { return new RM(); } } //其它工厂略； 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Switch语句。而且既然这两个类都实现了IMedia接口，可以认为是一种类型，为什么还要那么麻烦去请动抽象工厂模式，来生成两类产品呢？ 可能还会有人问，即使你使用这种方式，那么在判断具体创建哪个工厂的时候，不是也要用到switch语句吗？我承认这种看法是对的。不过使用工厂模式，其直接好处并非是要解决switch语句的难题，而是要延迟对象的生成，以保证的代码的灵活性。当然，我还有最后一招杀手锏没有使出来，到后面你会发现，switch语句其实会完全消失。 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更简单？对于本文提到的需求，我想你是对的，但不排除AudioMedia和VideoMedia它们还会存在区别。例如音频文件只需要提供给声卡的接口，而视频文件还需要提供给显卡的接口。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。当然这已经不包括在本文的范畴了。 现在主程序界面发生了稍许的改变： Public void BtnPlay_Click(object sender,EventArgs e) { IMediaFactory factory = null; switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) { case ("mp3"): factory = new MP3MediaFactory(); break; case ("wav"): factory = new WAVMediaFactory(); break; //其他类型略； } MediaPlayer player = new MediaPlayer()