面向对象设计 简述

• 面向对象设计
  • 面向对象的特性
    • 将数据封装于类中 完全面型对象
      • 封装
        • 隐藏细节 只给出使用信息 、公共的访问方式
          • 隐藏对象的属性和实现细节
      • 继承
        • 继承就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象（实例）具有父类的实例域和方法，或子类从父类继承方法，使得子类具有父类相同的行为。
          • 一个儿子只有一个爸爸 单继承（Java只支持单继承 多重继承是通过一个类继承多个接口实现的）
          • 普遍性
            • 父类中有的成员变量方法 子类也有
          • 特殊性
            • 增加父类没有的变量和方法 或者修改父类已有的变量和方法
      • 多态
        • 不同类的对象接受到相同的信息时 得到不同的结果
          • 分类
            • 静态多态性
            • 动态多态性
          • 实现
            • 方法重载
              • 一个类中有多个相同名字的方法 但这些方法的参数不同 参数个数或者参数类型不同
            • 方法覆盖
              • 在子类中重写了父类的同名方法
  • 面向对象设计的原则
    • 开闭原则 Open Closed Principle，OCP
      • 定义
        • 软件实体设计对扩展开放对修改关闭
          • 增加新模块的时候不修改现有的模块
            • 软件实体包括以下几个部分：
              • 项目中划分出的模块
              • 类与接口
              • 方法
      • 优点
        • 开闭原则是面向对象程序设计的终极目标，它使软件实体拥有一定的适应性和灵活性的同时具备稳定性和延续性
          • 提高复用性
          • 提高可维护性
          • 减少测试成本
      • 实现
        • 抽象约束，封装变化
          • 通过接口或者抽象类为软件实体定义一个相对稳定的抽象层，而将相同的可变因素封装在相同的具体实现类中。
            • Windows 的桌面主题设计

              

    • 里氏替换原则的定义 Liskov Substitution Principle，LSP
      • 定义
        • 有关继承的一些原则
          • 反映了基类与子类之间的关系，是对开闭原则的补充，是对实现抽象化的具体步骤的规范
      • 作用
        • 里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一。
        • 它克服了继承中重写父类造成的可复用性变差的缺点。
        • 它是动作正确性的保证。即类的扩展不会给已有的系统引入新的错误，降低了代码出错的可能性。
        • 加强程序的健壮性，同时变更时可以做到非常好的兼容性，提高程序的维护性、可扩展性，降低需求变更时引入的风险。
      • 实现方法
        • 子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法
        • 子类中可以增加自己特有的方法
        • 当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的输入参数）要比父类的方法更宽松
        • 当子类的方法实现父类的方法时（重写/重载或实现抽象方法），方法的后置条件（即方法的的输出/返回值）要比父类的方法更严格或相等
          • 几维鸟不是鸟

            

            • 泛化关系 依赖关系
    • 依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle，DIP）
      • 定义
        • 高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖其抽象；抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象
          • 其核心思想是：要面向接口编程，不要面向实现编程。
      • 作用
        • 依赖倒置原则可以降低类间的耦合性。（主要目的）
        • 依赖倒置原则可以提高系统的稳定性。
        • 依赖倒置原则可以减少并行开发引起的风险。
        • 依赖倒置原则可以提高代码的可读性和可维护性。
      • 实现方法
        • 每个类尽量提供接口或抽象类，或者两者都具备。
        • 变量的声明类型尽量是接口或者是抽象类。
        • 任何类都不应该从具体类派生。
        • 使用继承时尽量遵循里氏替换原则。
          • 顾客购物程序

            

            • 实现关系 依赖关系
    • 单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）
      • 定义
        • 一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因，否则类应该被拆分
          • 该原则提出对象不应该承担太多职责，如果一个对象承担了太多的职责，至少存在以下两个缺点：
            • 一个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类实现其他职责的能力；
            • 当客户端需要该对象的某一个职责时，不得不将其他不需要的职责全都包含进来，从而造成冗余代码或代码的浪费。
      • 优点
        • 核心就是控制类的粒度大小、将对象解耦、提高其内聚性
          • 降低类的复杂度。一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责简单得多。
          • 提高类的可读性。复杂性降低，自然其可读性会提高。
          • 提高系统的可维护性。可读性提高，那自然更容易维护了。
          • 变更引起的风险降低。变更是必然的，如果单一职责原则遵守得好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。
      • 实现方法
        • 发现类的不同职责并将其分离，再封装到不同的类或模块中
          • 大学学生工作管理程序

            

            • 依赖关系
    • 接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）
      • 定义
        • 尽量将臃肿庞大的接口拆分成更小的和更具体的接口，让接口中只包含客户感兴趣的方法。
        • 要为各个类建立它们需要的专用接口，而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用
          • 接口隔离原则和单一职责都是为了提高类的内聚性、降低它们之间的耦合性，体现了封装的思想，但两者是不同的：
            • 单一职责原则注重的是职责，而接口隔离原则注重的是对接口依赖的隔离。
            • 单一职责原则主要是约束类，它针对的是程序中的实现和细节；接口隔离原则主要约束接口，主要针对抽象和程序整体框架的构建。
      • 作用‘
        • 约束接口、降低类对接口的依赖性
          • 将臃肿庞大的接口分解为多个粒度小的接口，可以预防外来变更的扩散，提高系统的灵活性和可维护性。
          • 接口隔离提高了系统的内聚性，减少了对外交互，降低了系统的耦合性。
          • 如果接口的粒度大小定义合理，能够保证系统的稳定性；但是，如果定义过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化；如果定义太大，灵活性降低，无法提供定制服务，给整体项目带来无法预料的风险。
          • 使用多个专门的接口还能够体现对象的层次，因为可以通过接口的继承，实现对总接口的定义。
          • 能减少项目工程中的代码冗余。过大的大接口里面通常放置许多不用的方法，当实现这个接口的时候，被迫设计冗余的代码。
      • 实现方法
        • 接口尽量小，但是要有限度。一个接口只服务于一个子模块或业务逻辑。
        • 为依赖接口的类定制服务。只提供调用者需要的方法，屏蔽不需要的方法。
        • 了解环境，拒绝盲从。每个项目或产品都有选定的环境因素，环境不同，接口拆分的标准就不同深入了解业务逻辑。
        • 提高内聚，减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。
          • 学生成绩管理程序

            

            • 实现关系
    • 迪米特法则（Law of Demeter，LoD）最少知识原则（Least Knowledge Principle，LKP)
      • 定义
        • 其目的是降低类之间的耦合度，提高模块的相对独立性。
        • 如果两个软件实体无须直接通信，那么就不应当发生直接的相互调用，可以通过第三方转发该调用
      • 优点
        • 降低了类之间的耦合度，提高了模块的相对独立性。
        • 由于亲合度降低，从而提高了类的可复用率和系统的扩展性。
      • 强调
        • 从依赖者的角度来说，只依赖应该依赖的对象。
        • 从被依赖者的角度说，只暴露应该暴露的方法。
      • 实现方法
        • 在类的划分上，应该创建弱耦合的类。类与类之间的耦合越弱，就越有利于实现可复用的目标。
        • 在类的结构设计上，尽量降低类成员的访问权限。
        • 在类的设计上，优先考虑将一个类设置成不变类。
        • 在对其他类的引用上，将引用其他对象的次数降到最低。
        • 不暴露类的属性成员，而应该提供相应的访问器（set 和 get 方法）。
        • 谨慎使用序列化（Serializable）功能。
          • 明星与经纪人的关系实例

            

    • 合成复用原则（Composite Reuse Principle，CRP）/组合/聚合复用原则（Composition/Aggregate Reuse Principle，CARP）
      • 定义
        • 如果要使用继承关系，则必须严格遵循里氏替换原则。合成复用原则同里氏替换原则相辅相成的，两者都是开闭原则的具体实现规范。
        • 要求在软件复用时，要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现。
      • 重要性
        • 继承复用虽然有简单和易实现的优点，但它也存在以下缺点
          • 继承复用破坏了类的封装性。因为继承会将父类的实现细节暴露给子类，父类对子类是透明的，所以这种复用又称为“白箱”复用。
          • 子类与父类的耦合度高。父类的实现的任何改变都会导致子类的实现发生变化，这不利于类的扩展与维护。
          • 它限制了复用的灵活性。从父类继承而来的实现是静态的，在编译时已经定义，所以在运行时不可能发生变化。
        • 采用组合或聚合复用时，可以将已有对象纳入新对象中，使之成为新对象的一部分，新对象可以调用已有对象的功能，它有以下优点
          • 它维持了类的封装性。因为成分对象的内部细节是新对象看不见的，所以这种复用又称为“黑箱”复用。
          • 新旧类之间的耦合度低。这种复用所需的依赖较少，新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口。
          • 复用的灵活性高。这种复用可以在运行时动态进行，新对象可以动态地引用与成分对象类型相同的对象。
      • 实现方法
        • 通过将已有的对象纳入新对象中，作为新对象的成员对象来实现的，新对象可以调用已有对象的功能，从而达到复用。
          • 汽车分类管理程序

            

            • 

               
              • 泛化关系 实现关系 聚合关系
    • 面向抽象原则
      • 设计一个类时，不让该类面向具体的类，而是面向抽象的类或者接口
        • 抽象类
        • 接口
    • 多用组合少用继承原则（低耦合）
      • 避开继承的缺点利用组合优点
        • 继承与复用
        • 组合与复用
    • 高内聚低耦合原则
      • 类中有一组相关的行为称该类 是内聚的
      • 低耦合就是尽量不要让一个类中含有太多其他类的实例应用
  • 总结
    • 开闭原则 对扩展开放，对修改关闭 降低维护带来的新风险
    • 依赖倒置原则 高层不应该依赖低层，要面向接口编程 更利于代码结构的升级扩展
    • 单一职责原则 一个类只干一件事，实现类要单一 便于理解，提高代码的可读性
    • 接口隔离原则 一个接口只干一件事，接口要精简单一 功能解耦，高聚合、低耦合
    • 迪米特法则 不该知道的不要知道，一个类应该保持对其它对象最少的了解，降低耦合度 只和朋友交流，不和陌生人说话，减少代码臃肿
    • 里氏替换原则 不要破坏继承体系，子类重写方法功能发生改变，不应该影响父类方法的含义 防止继承泛滥
    • 合成复用原则 尽量使用组合或者聚合关系实现代码复用，少使用继承 降低代码耦合