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  • 面向对象程序设计与原则

    面向对象的程序
    1.需求分析
    2.总体设计
    3.详细设计阶段
    4.实现阶段
    一、需求分析阶段:
    以用例图为主,到类分析图为止。类图是源码的来源。用例的主功能用序列图表示。用例的状态可以用状态图标识, 注意活动图要细化到与序列图相同程度。
    按照不同用户画出不同用例图。按照不同物理位置画出部署图;按照不同类型用户对程序进行分类,得到组件图。从序列图得到协作图,并且进行简单类分析,
    得到类分析图。序列图的消息变成操作,消息中的信息变成属性。
    二、总体设计
    为用户所见的系统计算机层面,包括界面。
    每一个用例的完整序列图,包括主功能,备用功能,异常事件,错误输入与错误处理等序列图集,每一个分支一个序列图。用一个活动图归并全部序列图,
    遇到分支用菱形框,得到用例的完整功能。细化用例图,比较每一个用例的活动图,得到相同的部分,分解成包含用例;对于复杂功能的用例,分解成多
    个包含用例。对有些功能进行模块化扩展,称为扩展用例。对用户与用例可以用继承关系。
    从序列图得到协作图,进行简单类分析,特别是实体类。增加类:界面类,事务管理类。
    画出系统状态图(有活动表达式),对重要的类画出类的状态图,从中得到新的属性与操作。
    对增加的类重新画序列图,活动图与协作图。分析类图。
    细化状态图。
    状态图为主,应用类图是重心,画出全部用户的细化用例图,说明与其它系统的接口。
    画出系统总体设计图,根据应用类图与顺序活动图。建立UML总体模型。   
    三、详细设计阶段
      程序的内部结构与实现方案的详细
    类图为主,重点是增加控制类。
    从类图得到程序的结构,从顺序活动图得到程序的过程(C++).
    重画有控制类的序列图、协作图、活动图。
    .用协作图将操作函数化,用返回值将属性变量化
    .给出类状态图的活动表达式。状态图的事件是序列图的消息,是类的操作,活动表达式是转换事件的实现,因此是类的操作的实现。
    分解活动图,根据某一个操作。与活动表达式不同。
    将应用类图变成设计类图,用具体的语言,
    子系统的划分:类图,活动图(模块图),组件图,部署图。
    将类align到组件中,将组件到部署图中。
    建立程序设计的完整模型。
    四、实现阶段
    建立并发视图。
    组件图:可执行文件,配置文件。
    部署图:进程,设置硬件,例如打印机
    软件测试
    产品阶段

    最基本的设计原则有5条,分别是:单一职责原则、开放封闭原则、依赖倒置原则、接口隔离原则和Liskov替换原则。
    SRP,单一职责原则,一个类应该有且只有一个改变的理由。
    OCP,开放封闭原则,你应该能够不用修改原有类就能扩展一个类的行为。
    LSP,Liskov替换原则,派生类要与其基类自相容。
    DIP,依赖倒置原则,依赖于抽象而不是实现。
    ISP,接口隔离原则,客户只要关注它们所需的接口

    REP,重用发布等价原则,重用的粒度就是发布的粒度。
    CCP,共同封闭原则,包中的所有类对于同一类性质的变化应该是共同封闭的。
    CRP,共同重用原则,一个包中的所有类应该是共同重用的。

    ADP,无环依赖原则,在包的依赖关系图中不允许存在环。
    SDP,稳定依赖原则,朝着稳定的方向进行依赖。
    SAP,稳定抽象原则,包的抽象程度应该和其稳定程度一致。


    单一职责原则SRP,
      对于单一职责原则,其核心思想为:一个类,最好只做一件事,只有一个引起它的变化。单一职责原则可以看做是低耦合、高内聚在面向对象原则上的引申,
    将职责定义为引起变化的原因,以提高内聚性来减少引起变化的原因。职责过多,可能引起它变化的原因就越多,这将导致职责依赖,相互之间就产生影响,从
    而大大损伤其内聚性和耦合度。通常意义下的单一职责,就是指只有一种单一功能,不要为类实现过多的功能点,以保证实体只有一个引起它变化的原因。专注,
    是一个人优良的品质;同样的,单一也是一个类的优良设计。交杂不清的职责将使得代码看起来特别别扭牵一发而动全身,有失美感和必然导致丑陋的系统错误风险。

    开放封闭原则
      对于开放封闭原则,它是面向对象所有原则的核心,软件设计说到底追求的目标就是封装变化、降低耦合,而开放封闭原则就是这一目标的最直接体现。开
    放封闭原则,其核心思想是:软件实体应该是可扩展的,而不可修改的。也就是,对扩展开放,对修改封闭的。因此,开放封闭原则主要体现在两个方面:
    1、对扩展开放,意味着有新的需求或变化时,可以对现有代码进行扩展,以适应新的情况。
    2、对修改封闭,意味着类一旦设计完成,就可以独立完成其工作,而不要对其进行任何尝试的修改。实现开开放封闭原则的核心思想就是对抽象编程,而不对
    具体编程,因为抽象相对稳定。让类依赖于固定的抽象,所以修改就是封闭的;而通过面向对象的继承和多态机制,又可以实现对抽象类的继承,通过覆写其方法
    来改变固有行为,实现新的拓展方法,所以就是开放的。“需求总是变化”没有不变的软件,所以就需要用封闭开放原则来封闭变化满足需求,同时还能保持软件内
    部的封装体系稳定,不被需求的变化影响。

    依赖倒置原则
      对于依赖倒置原则,其核心思想是:依赖于抽象。具体而言就是高层模块不依赖于底层模块,二者都同依赖于抽象;抽象不依赖于具体,具体依赖于抽象。我们
    知道,依赖一定会存在于类与类、模块与模块之间。当两个模块之间存在紧密的耦合关系时,最好的方法就是分离接口和实现:在依赖之间定义一个抽象的接口使得
    高层模块调用接口,而底层模块实现接口的定义,以此来有效控制耦合关系,达到依赖于抽象的设计目标。抽象的稳定性决定了系统的稳定性,因为抽象是不变的,
    依赖于抽象是面向对象设计的精髓,也是依赖倒置原则的核心。
    依赖于抽象是一个通用的原则,而某些时候依赖于细节则是在所难免的,必须权衡在抽象和具体之间的取舍,方法不是一层不变的。依赖于抽象,就是对接口编
    程,不要对实现编程。

    接口隔离原则
      对于接口隔离原则,其核心思想是:使用多个小的专门的接口,而不要使用一个大的总接口。具体而言,接口隔离原则体现在:接口应该是内聚的,应该避免
    “胖”接口。一个类对另外一个类的依赖应该建立在最小的接口上,不要强迫依赖不用的方法,这是一种接口污染。接口有效地将细节和抽象隔离,体现了对抽象编
    程的一切好处,接口隔离强调接口的单一性。而胖接口存在明显的弊端,会导致实现的类型必须完全实现接口的所有方法、属性等;而某些时候,实现类型并非需
    要所有的接口定义,在设计上这是“浪费”,而且在实施上这会带来潜在的问题,对胖接口的修改将导致一连串的客户端程序需要修改,有时候这是一种灾难。在这
    种情况下,将胖接口分解为多个特点的定制化方法,使得客户端仅仅依赖于它们的实际调用的方法,从而解除了客户端不会依赖于它们不用的方法。分离的手段主
    要有以下两种:
    1、委托分离,通过增加一个新的类型来委托客户的请求,隔离客户和接口的直接依赖,但是会增加系统的开销。
    2、多重继承分离,通过接口多继承来实现客户的需求,这种方式是较好的。

    Liskov替换原则
      对于Liskov替换原则,其核心思想是:子类必须能够替换其基类。这一思想体现为对继承机制的约束规范,只有子类能够替换基类时,才能保证系统在运行期
    内识别子类,这是保证继承复用的基础。在父类和子类的具体行为中,必须严格把握继承层次中的关系和特征,将基类替换为子类,程序的行为不会发生任何变化。
    同时,这一约束反过来则是不成立的,子类可以替换基类,但是基类不一定能替换子类。Liskov替换原则,主要着眼于对抽象和多态建立在继承的基础上,因此只
    有遵循了Liskov替换原则,才能保证继承复用是可靠地。实现的方法是面向接口编程:将公共部分抽象为基类接口或抽象类,通过Extract Abstract Class,在子
    类中通过覆写父类的方法实现新的方式支持同样的职责。Liskov替换原则是关于继承机制的设计原则,违反了Liskov替换原则就必然导致违反开放封闭原则。
    Liskov替换原则能够保证系统具有良好的拓展性,同时实现基于多态的抽象机制,能够减少代码冗余,避免运行期的类型判别。

    1) Open-Close Principle(OCP),开-闭原则,讲的是设计要对扩展有好的支持,而对修改要严格限制。这是最重要也是最为抽象的原则,基本上我们所说的
    Reusable Software既是基于此原则而开发的。其他的原则也是对它的实现提供了路径。
    2) Liskov Substituition Principle(LSP),里氏代换原则,很严格的原则,规则是“子类必须能够替换基类,否则不应当设计为其子类。”也就是说,子类只
    能去扩展基类,而不是隐藏或覆盖基类,如有这方面需要的设计就应当参考以下两种方法替换:
    3) Dependence Inversion Principle(DIP),依赖倒换原则,“设计要依赖于抽象而不是具体化”。换句话说就是设计的时候我们要用抽象来思考,而不是一上
    来就开始划分我需要哪些哪些类,因为这些是具体。这样做有什么好处呢?人的思维本身实际上就是很抽象的,我们分析问题的时候不是一下子就考虑到细节,而
    是很抽象的将整个问题都构思出来,所以面向抽象设计是符合人的思维的。另外这个原则会很好的支持OCP,面向抽象的设计使我们能够不必太多依赖于实现,这样
    扩展就成为了可能,这个原则也是另一篇文章《Design by Contract》的基石。
    4) Interface Segregation Principle(ISP),“将大的接口打散成多个小接口”,这样做的好处很明显,我不知道有没有必要再继续描述了,为了节省篇幅,
    实际上我对这些原则只是做了一个小总结,如果有需要更深入了解的话推荐看《Java与模式》,MS MVP的一本巨作!^_^
    5) Composition/Aggregation Reuse Principle(CARP),设计者首先应当考虑复合/聚合,而不是继承(因为它很直观,第一印象就是“哦,这个就是OO啊”)。
    这个就是所谓的“Favor Composition over Inheritance”,在实践中复合/聚合会带来比继承更大的利益,所以要优先考虑。
    6) Law of Demeter or Least Knowlegde Principle(LoD or LKP),迪米特法则或最少知识原则,这个原则首次在Demeter系统中得到正式运用,所以定义为
    迪米特法则。它讲的是“一个对象应当尽可能少的去了解其他对象”。也就是又一个关于如何松耦合(Loosely-Coupled)的法则。

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