重溫設計模式系列（二）面向對象基礎知識

本文摘要

文章介紹了面向對象的基礎知識，對象，類，抽象，接口等基本概念，面向對象的三大特徵以及UML類圖的基礎知識，做爲後續文章的基礎。

 

名詞解釋

一、抽象：一種思惟方式，把具體事物的簡單化，歸納性描述。

二、UML：通用建模語言

 

一、對象和類

1.1 對象

在面向對象的世界裏，萬物皆是對象，動物是對象，植物是對象，對象的本質是什麼呢？對象是一個真實存在的事物。好比一個杯子，一碗水都是對象。

用對象的方式描述事物，與面向過程方式來說，更容易理解，更符合人們的思惟習慣。

1.2 類

類是對象的抽象，好比一隻小狗，一隻小貓，他們的抽象是動物類，也就是說一隻小狗，一隻小貓是屬於動物的一類。

1.3 類與對象的關係

類是對象的抽象，對象是類的實例。一個類能夠有多個對象，但一個對象可能只屬於一個類。在UML中有類圖和對象圖的概念。示例以下（更多知識，請自我補充）：

1.4 思惟過程

經過各個對象找到其共同點，把相同的對象歸爲一類，就是面向對象的基本思惟過程。好比張三，李四是具體的對象，他們都是人類。所以能夠抽象出人這個類。

1.5 類的構成

一個類主要有屬性和方法（類名，靜態塊等不展開講），通稱爲類的成員，屬性表達類的數據部分，方法表示類的行爲。好比類Person有name,age等屬性，walk(),run()方法。

1.6 類的幾個重要概念

（1）實例化 ：建立一個對象，通常用new的方式。如：Person tom=new Person();

（2）構造函數：每一個類默認有一個公用構造函數，也能夠自定義構造函數，通常用於給成員變量賦值或執行一些初始化方法。

（3）重載：一個方法有多個不一樣個數，不一樣類型，不一樣順序的參數的方法，稱爲方法的重載。

好比：

public void hello(){}
public void hell(String name){}
public void hello(int index){}

（4）重寫:關鍵字Override，指子類重寫（覆蓋）父類的方法，用於改變父類方法的行爲。通常用於多態實現。

1.7 接口

類包含數據或行爲，但接口是一種契約，主要定義接口的行爲，沒有方法體，須要類實現接口。通常用於定義規範（抽象行爲）和實現鬆耦合架構。

使用方式：

接口的使用很靈活，能夠接口中定義1個或多個方法，一個類能夠實現多個接口，但只能繼承一個類。

1.8 抽象類

抽象類使用abstract定義，通常用於定義多個類共同擁有的代碼。抽象類能夠定義抽象方法也能夠定義方法體。通常在項目中，用於定義公用代碼或定義公用結構，好比模版模式。

 

二、三大特徵

2.1 封裝

定義：把與本身相關的數據和行爲放到一個類中，對外提供且僅提供必要方法。

解決的問題：隱藏內部細節，提供有限訪問接口，使代碼內聚，提升易用性

存在的問題：不一樣的類中，會有相同代碼，代碼冗餘會多，須要對這些代碼進行抽象設計

2.2 繼承

定義：是一種父子關係，子類繼承父類的公有和受保護做用域代碼，能夠重寫父類代碼，也能夠自定義本身的代碼。繼承表達的是一種is a的關係。

類圖：

解決的問題：代碼複用問題，子類複用父類代碼，減小代碼量，提升可維護性。

存在的問題：

一、父類增長的任何公有或受保護方法都被子類繼承，會致使子類有其不須要的行爲。

二、繼承關係，若是不進行控制，會形成多級繼承，當某一父類修改後，影響子類的調用（很容易搞錯，是否是該子類應該擁有的）。影響代碼的可維護性。

2.3 多態

定義：一個接口有多種不一樣的實現

解決的問題：屏蔽了各種之間的差別，方便寫出通用性強的邏輯，提升代碼的靈活性和擴展性。

存在的問題：

一、實現類須要遵循接口的行爲約定，不然會出現不匹配的狀況。好比：eat()方法原來的意圖是定義吃的邏輯，實現時寫成了play的邏輯。

二、增長了代碼和維護的複雜性。

 

三、類之間的關係

3.1 泛化關係

泛化是特殊/通常的關係，通常是指繼承關係，用於定義父子關係。

3.2 關聯關係

類與類之間有一種引用關係，通常有依賴，聚合，組合三種關係。

依賴：一種須要，好比人須要空氣，這就是一種依賴。

聚合：一種弱擁有關係（總體與部分的關係），可是二者的生命週期不一樣，大雁與雁羣的關係，就是一種聚合關係。

組合：一種強擁有關係（總體與部分的關係），二者的生命週期相同，好比車與發動機的關係，發動起報廢了，車也就報廢了。

3.3 高內聚，鬆耦合

高內聚：是指類內部元素之間的關係，好的內聚是具有良好的封裝性，指類內部的數據和行爲有且僅是其擁有的，對外只提供必要的訪問接口你。通常好的內聚性，更利於維護和複用，只要接口不變，內部如何變化都不須要客戶端變。

鬆耦合：是指類與類之間的關係，好的耦合應該是儘可能少的依賴，若是不必就不產生依賴。通常設計中，採用聚合組合或依賴接口而不是依賴具體實現，隔離這種變化。好比繼承，實際上就是一種強耦合關係，若是解決這種耦合，能夠採用聚合組合的方式。也就是設計原則中的合成複用原則（後面講設計原則時會具體講）

 

四、面向對象的通常過程

（1）找對象

（2）抽象類

（3）定義類屬性

（4）定義類關係

（5）設計檢查

 

五、UML類圖

5.1基本元素

（1）類圖

類圖包含類的名稱、屬性和方法定義。

類的可見性修飾符：

# protected

無修飾符爲 internal

（2）接口

通常只定義接口方法。

5.2元素關係

（1）關聯

A 和 B 相互調用和訪問對方的元素。

（2）依賴

B 的變化會影響 A，則 A 依賴於 B。

（3）聚合

A 中擁有一個 B，但 B 脫離於 A 仍然能夠獨立存活。

（4）組合

A 中擁有一個 B，B和A屬於同一輩子命週期，B 脫離 A 後在系統中沒有任何存活的意義。

（5）泛化

泛化是一種繼承關係，能夠是類繼承或接口繼承。

（6）實現

接口和實現類之間的關係。

 

下篇預告

重溫設計模式系列（三）面向對象設計原則

摘要：比設計模式更重要的是設計思想和設計原則，基於這些原則，逐步產生了不一樣的設計模式。所以，學好設計模式的基礎是掌握基本的設計原則。大綱以下：

一、代碼抽象三原則

二、GRASP原則

三、SOLID原則

四、SOC原則