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  • 【转】面向对象的三个基本特征 和 五种设计原则

    面向对象的三个基本特征

    原文网址:http://blog.163.com/gogles@yeah/blog/static/1616881772010311640263/

    1.抽象与封装:

    抽象是把系统中需要处理的数据和在这些数据上的操作结合在一起,根据功能、性质和用途等因素抽象成不同的抽象数据类型。每个抽象数据类型既包含了数据,又包含了针对这些数据的授权操作。在面向对象的程序设计中,抽象数据类型是用“类”这种结构来实现的,每个类里都封装了相关的数据和操作。
    封装是指利用抽象数据类型和基于数据的操作结合在一起,数据被保护在抽象数据类型的内部,系统的其他部分只有通过包裹在数据之外被授权的操作,才能与这个抽象数据类型进行交互。
     
    2. 继承:
    它是与传统方法不同的一个最有特色的方法。它是面向对象的程序中两个类之间的一种关系,即一个类可以从另一个类(即它的父类)继承状态和行为。继承父类的类称为子类。
    继承的优越性:通过使用继承,程序员可以在不同的子类中多次重新使用父类中的代码,使程序结构清晰,易于维护和修改,而子类又可以提供一些特殊的行为,这些特殊的行为在父类中是没有的 。
     
    3.多态:
    是指一个程序中同名的方法共存的情况,调用者只需使用同一个方法名,系统会根据不同情况,调用相应的不同方法,从而实现不同的功能。多态性又被称为“一个名字,多个方法”。
     
    面向对象的三个基本特征 和 五种设计原则
    原文网址:http://blog.csdn.net/cancan8538/article/details/8057095

    一、三个基本特征

    面向对象的三个基本特征是:封装、继承、多态。

    o_OOBase.gif

    封装

    封装最好理解了。封装是面向对象的特征之一,是对象和类概念的主要特性。

    封装,也就是把客观事物封装成抽象的类,并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作,对不可信的进行信息隐藏。

    继承

    面向对象编程 (OOP) 语言的一个主要功能就是“继承”。继承是指这样一种能力:它可以使用现有类的所有功能,并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。

    通过继承创建的新类称为“子类”或“派生类”。

    被继承的类称为“基类”、“父类”或“超类”。

    继承的过程,就是从一般到特殊的过程。

    要实现继承,可以通过“继承”(Inheritance)和“组合”(Composition)来实现。

    在某些 OOP 语言中,一个子类可以继承多个基类。但是一般情况下,一个子类只能有一个基类,要实现多重继承,可以通过多级继承来实现。

    继承概念的实现方式有三类:实现继承、接口继承和可视继承。

    Ø         实现继承是指使用基类的属性和方法而无需额外编码的能力;

    Ø         接口继承是指仅使用属性和方法的名称、但是子类必须提供实现的能力;

    Ø         可视继承是指子窗体(类)使用基窗体(类)的外观和实现代码的能力。

    在考虑使用继承时,有一点需要注意,那就是两个类之间的关系应该是“属于”关系。例如,Employee 是一个人,Manager 也是一个人,因此这两个类都可以继承 Person 类。但是 Leg 类却不能继承 Person 类,因为腿并不是一个人。

    抽象类仅定义将由子类创建的一般属性和方法,创建抽象类时,请使用关键字 Interface 而不是 Class。

    OO开发范式大致为:划分对象→抽象类→将类组织成为层次化结构(继承和合成) →用类与实例进行设计和实现几个阶段。

    多态

    多态性(polymorphisn)是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术,赋值之后,父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。简单的说,就是一句话:允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针

    实现多态,有二种方式,覆盖,重载。

    覆盖,是指子类重新定义父类的虚函数的做法。

    重载,是指允许存在多个同名函数,而这些函数的参数表不同(或许参数个数不同,或许参数类型不同,或许两者都不同)。

    其实,重载的概念并不属于“面向对象编程”,重载的实现是:编译器根据函数不同的参数表,对同名函数的名称做修饰,然后这些同名函数就成了不同的函数(至少对于编译器来说是这样的)。如,有两个同名函数:function func(p:integer):integer;和function func(p:string):integer;。那么编译器做过修饰后的函数名称可能是这样的:int_func、str_func。对于这两个函数的调用,在编译器间就已经确定了,是静态的(记住:是静态)。也就是说,它们的地址在编译期就绑定了(早绑定),因此,重载和多态无关!真正和多态相关的是“覆盖”。当子类重新定义了父类的虚函数后,父类指针根据赋给它的不同的子类指针,动态(记住:是动态!)的调用属于子类的该函数,这样的函数调用在编译期间是无法确定的(调用的子类的虚函数的地址无法给出)。因此,这样的函数地址是在运行期绑定的(晚邦定)。结论就是:重载只是一种语言特性,与多态无关,与面向对象也无关!引用一句Bruce Eckel的话:“不要犯傻,如果它不是晚邦定,它就不是多态。”

    那么,多态的作用是什么呢?

    我们知道,封装可以隐藏实现细节,使得代码模块化;继承可以扩展已存在的代码模块(类);它们的目的都是为了——代码重用。而多态则是为了实现另一个目的——接口重用!多态的作用,就是为了类在继承和派生的时候,保证使用“家谱”中任一类的实例的某一属性时的正确调用。

    概念讲解

    泛化(Generalization)

    o_Generalization.gif

    图表 1 泛化

    在上图中,空心的三角表示继承关系(类继承),在UML的术语中,这种关系被称为泛化(Generalization)。Person(人)是基类,Teacher(教师)、Student(学生)、Guest(来宾)是子类。

    若在逻辑上B是A的“一种”,并且A的所有功能和属性对B而言都有意义,则允许B继承A的功能和属性。

    例如,教师是人,Teacher 是Person的“一种”(a kind of )。那么类Teacher可以从类Person派生(继承)。

    如果A是基类,B是A的派生类,那么B将继承A的数据和函数。

    如果类A和类B毫不相关,不可以为了使B的功能更多些而让B继承A的功能和属性。

    若在逻辑上B是A的“一种”(a kind of ),则允许B继承A的功能和属性。

    聚合(组合)

    o_aggregationBase.gif

    图表 2 组合

    若在逻辑上A是B的“一部分”(a part of),则不允许B从A派生,而是要用A和其它东西组合出B。

    例如,眼(Eye)、鼻(Nose)、口(Mouth)、耳(Ear)是头(Head)的一部分,所以类Head应该由类Eye、Nose、Mouth、Ear组合而成,不是派生(继承)而成。

    聚合的类型分为无、共享(聚合)、复合(组合)三类。

    聚合(aggregation)

    o_aggregation.gif

    图表 3 共享

    上面图中,有一个菱形(空心)表示聚合(aggregation)(聚合类型为共享),聚合的意义表示has-a关系。聚合是一种相对松散的关系,聚合类B不需要对被聚合的类A负责。

    组合(composition)

    o_composition.gif

    图表 4 复合

    这幅图与上面的唯一区别是菱形为实心的,它代表了一种更为坚固的关系——组合(composition)(聚合类型为复合)。组合表示的关系也是has-a,不过在这里,A的生命期受B控制。即A会随着B的创建而创建,随B的消亡而消亡。

    依赖(Dependency)

    o_Dependency.gif

    图表 5 依赖

    这里B与A的关系只是一种依赖(Dependency)关系,这种关系表明,如果类A被修改,那么类B会受到影响。

    二、五种设计原则

    "面向对象设计五大原则"和良性依赖原则在应付变化方面的作用。

    单一职责原则(Single-Resposibility Principle)。"对一个类而言,应该仅有一个引起它变化的原因。"本原则是我们非常熟悉地"高内聚性原则"的引申,但是通过将"职责"极具创意地定义为"变化的原因",使得本原则极具操作性,尽显大师风范。同时,本原则还揭示了内聚性和耦合生,基本途径就是提高内聚性;如果一个类承担的职责过多,那么这些职责就会相互依赖,一个职责的变化可能会影响另一个职责的履行。其实OOD的实质,就是合理地进行类的职责分配。

    开放封闭原则(Open-Closed principle)。"软件实体应该是可以扩展的,但是不可修改。"本原则紧紧围绕变化展开,变化来临时,如果不必改动软件实体裁的源代码,就能扩充它的行为,那么这个软件实体设计就是满足开放封闭原则的。如果说我们预测到某种变化,或者某种变化发生了,我们应当创建抽象类来隔离以后发生的同类变化。在Java中,这种抽象是指抽象基类或接口;在C++中,这各抽象是指抽象基类或纯抽象基类。当然,没有对所有情况都贴切的模型,我们必须对软件实体应该面对的变化做出选择。

    Liskov替换原则(Liskov-Substituion Principle)。"子类型必须能够替换掉它们的基类型。"本原则和开放封闭原则关系密切,正是子类型的可替换性,才使得使用基类型模块无需修改就可扩充。Liskov替换原则从基于契约的设计演化而来,契约通过为每个方法声明"先验条件"和"后验条件";定义子类时,必须遵守这些"先验条件"和"后验条件"。当前基于契的设计发展势头正劲,对实现"软件工厂"的"组装生产"梦想是一个有力的支持。

    依赖倒置原则(Dependecy-Inversion Principle)。"抽象不应依赖于细节,细节应该依赖于抽象。"本原则几乎就是软件设计的正本清源之道。因为人解决问题的思考过程是先抽象后具体,从笼统到细节,所以我们先生产出的势必是抽象程度比较高的实体,而后才是更加细节化的实体。于是,"细节依赖于抽象"就意味着后来的依赖于先前的,这是自然而然的重用之道。而且,抽象的实体代表着笼而统之的认识,人们总是比较容易正确认识它们,而且本身也是不易变的,依赖于它们是安全的。依赖倒置原则适应了人类认识过程的规律,是面向对象设计的标志所在。

    接口隔离原则(Interface-Segregation Principle)。"多个专用接口优于一个单一的通用接口。"本原则是单一职责原则用于接口设计的自然结果。一个接口应该保证,实现该接口的实例对象可以只呈现为单一的角色;这样,当某个客户程序的要求发生变化,而迫使接口发生改变时,影响到其他客户程序的可能生性小。

    良性依赖原则。"不会在实际中造成危害的依赖关系,都是良性依赖。"通过分析不难发现,本原则的核心思想是"务实",很好地揭示了极限编程(Extreme Programming)中"简单设计"各"重构"的理论基础。本原则可以帮助我们抵御"面向对象设计五大原则"以及设计模式的诱惑,以免陷入过度设计(Over-engineering)的尴尬境地,带来不必要的复杂性。

     
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