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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：
1 public class MediaPlayer 2 { 3 private void PlayMp3() 4 { 5 MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 6 } 7 private void PlayWav() 8 { 9 MessageBox.Show("Play the wav file.");10 }11 public void Play(string audioType)12 {13 switch (audioType.ToLower())14 {15 case ("mp3"):16 PlayMp3();17 break;18 case ("wav"):19 PlayWav();20 break;21 }22 }23 }
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，我们应该吧mp3和wav看作是一个队里的对象，那么是这样吗：
1 public class MP3 2 { 3 public void Play() 4 { 5 MessageBox.Show("Play the mp3 file."); 6 } 7 } 8 public class WAV 9 {10 public void Play()11 {12 MessageBox.Show("Play the wav file.");13 }14 }
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，为什么不为他们建立一个共同的父类呢：
1 public class AudioMedia2 {3 public void Play()4 {5 MessageBox.Show("Play the AudioMedia file.");6 }7 }
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：
1 public abstract class AudioMedia 2 { 3 public abstract void Play(); 4 } 5 public class MP3 : AudioMedia 6 { 7 public override void Play() 8 { 9 MessageBox.Show("Play the mp3 file.");10 }11 }12 public class WAV : AudioMedia13 {14 public override void Play()15 {16 MessageBox.Show("Play the wav file.");17 }18 }19 public class MediaPlayer20 {21 public void Play(AudioMedia media)22 {23 media.Play();24 }25 }
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：
1 public abstract class VideoMedia 2 { 3 public abstract void Play(); 4 } 5 public class RM : VideoMedia 6 { 7 public override void Play() 8 { 9 MessageBox.Show("Play the rm file.");10 }11 }12 public class MPEG : VideoMedia13 {14 public override void Play()15 {16 MessageBox.Show("Play the mpeg file. ");17 }18 }
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：
1 public interface IMedia 2 { 3 void Play(); 4 } 5 public abstract class AudioMedia : IMedia 6 { 7 public abstract void Play(); 8 } 9 public abstract class VideoMedia : IMedia10 {11 public abstract void Play();12 }
再更改一下 MediaPlayer 的设计就 OK 了：
1 public class MediaPlayer2 {3 public void Play(IMedia media)4 {5 media.Play();6 }7 }
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：
1 public void BtnPlay_Click(object sender, EventArgs e) 2 { 3 IMedia media; 4 switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 5 { 6 case ("mp3"): 7 media = new MP3(); 8 break; 9 case ("wav"):10 media = new WAV();11 break;12 //其它类型略；13 }14 MediaPlayer player = new MediaPlayer();15 player.Play(media);16 }
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：
1 public interface IMediaFactory2 {3 IMedia CreateMedia();4 }
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：
1 public class MP3MediaFactory : IMediaFactory 2 { 3 public IMedia CreateMedia() 4 { 5 return new MP3(); 6 } 7 } 8 public class RMMediaFactory : IMediaFactory 9 {10 public IMedia CreateMedia()11 {12 return new RM();13 }14 }15 //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(); player.Play(factory.CreateMedia()); }
写到这里， 我们再回过头来看 MediaPlayer 类。
这个类中，实现了 Play 方法， 并根据传递的参数， 调用相应媒体文件的 Play 方法。 在没有工厂对象的时候， 看起来这个类对象运行得很好。
如果是作为一个类库或组件设计者来看， 他提供了这样一个接口， 供主界面程序员调用。 然而在引入工厂模式后， 在里面使用 MediaPlayer 类已经多余了。
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。
1 public void BtnPlay_Click(object sender, EventArgs e) 2 { 3 IMediaFactory factory = null; 4 switch (cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower()) 5 { 6 case ("mp3"): 7 factory = new MP3MediaFactory(); 8 break; 9 case ("wav"):10 factory = new WAVMediaFactory();11 break;12 //其他类型略；13 }14 IMedia media = factory.CreateMedia();15 media.Play();16 }
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。我们在工厂中用到了该接口； 而在主程序中， 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，你的主程序是不用改动的。
不过， 现在看起来，这个不用改动主程序的理想， 依然没有完成。看到了 吗？在BtnPlay_Click()中， 依然用 new 创建了一些具体类的实例。
如果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， 仍然需要改变主程序， 何况讨厌的 switch语句仍然存在， 它好像是翅膀上滋生的毒瘤， 提示我们， 虽然翅膀已经从僵冷的世界里复活，但这双翅膀还是有病的， 并不能正常地飞翔。
是使用配置文件的时候了。我们可以把每种媒体文件类类型的相应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来完成。
首先， 创建配置文件：
1 <appSettings>2 <add key="mp3" value="WingProject.MP3Factory" />3 <add key="wav" value="WingProject.WAVFactory" />4 <add key="rm" value="WingProject.RMFactory" />5 <add key="mpeg" value="WingProject. MPEGFactory" />6 </appSettings>
然后， 在主程序界面的 Form_Load 事件中， 读取配置文件的 所有 key 值， 填充cbbMediaType 组合框控件：
1 public void Form_Load(object sender, EventArgs e)2 {3 cbbMediaType.Items.Clear();4 foreach (string key in ConfigurationSettings.AppSettings.AllKeys)5 {6 cbbMediaType.Item.Add(key);7 }8 cbbMediaType.SelectedIndex = 0;9 }
最后， 更改主程序的 Play 按钮单击事件：
1 public void BtnPlay_Click(object sender, EventArgs e) 2 { 3 string mediaType = cbbMediaType.SelectItem.ToString().ToLower(); 4 string factoryDllName = ConfigurationSettings.AppSettings[mediaType].ToString(); 5 //MediaLibray为引用的媒体文件及工厂的程序集; 6 IMediaFactory factory = (IMediaFactory)Activator.CreateInstance 7 ("MediaLibrary", factoryDllName).Unwrap(); 8 IMedia media = factory.CreateMedia(); 9 media.Play();10 }
现在鸟儿的翅膀不仅仅复活，有了可以飞的能力；同时我们还赋予这双翅膀更强的功能，它可以飞得更高， 飞得更远！享受自由飞翔的惬意吧。
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， 并实现 IMedia 接口 ， 同时继承 VideoMedia 类。
另外在工厂业务中创建 AVIMediaFactory 类， 并实现 IMediaFactory 接口。
假设这个新的工厂类型为 WingProject.AVIFactory， 则在配置文件中添加如下一行：
<add key="avi" value="WingProject.AVIFactory" />
而主程序呢？ 根本不需要做任何改变， 甚至不用重新编译，这双翅膀照样可以自 如地飞行！
《设计之道》学习笔记
从实例谈OOP、工厂模式和重构