Java基础---面向过程与面向对象

目录

什么是面向过程

什么是面向对象

区别

举例说明区别

面向对象的三大基本特征

面向对象的五大基本原则

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• 什么是面向过程

• 概述：自顶而下的编程模式
• 把问题分解成一个一个步骤，每个步骤用函数实现，依次调用即可
• 就是说，在进行面向过程编程的时候，不需要考虑那么多
• 上来先定义一个函数，然后使用各种诸如if-else、for-each等方式进行代码执行
• 最典型的用法就是实现一个简单的算法，比如实现冒泡排序

• 什么是面向对象

• 概述：将事务高度抽象化的编程模式
• 将问题分解成一个一个步骤，对每个步骤进行相应的抽象，形成对象
• 通过不同对象之间的调用，组合解决问题
• 也就是说，在进行面向对象进行编程的时候，要把属性、行为等封装成对象，然后基于这些对象及对象的能力进行业务逻辑的实现
• 比如：想要造一辆车，上来要先把车的各种属性定义出来，然后抽象成一个Car类

• 区别

• 面向过程：性能比面向对象高，因为类调用时需要实例化，开销比较大，比较消耗资源
  • 所以当性能是最重要的考量因素时，比如单片机，嵌入式开发，Linux/Unix等一般采用面向过程开发
  • 但是面向过程没有面向对象易维护，易复用，易扩展
• 面向对象：易维护，易复用，易扩展；因为面向对象有封装，继承，多态性的特性
  • 所以可以设计出低耦合的系统，使系统更加灵活，更加易于维护
  • 但是面向对象性能比面向过程低

• 举例说明区别

• 同样一个象棋设计
• 面向对象：创建黑白双方的对象负责演算，棋盘的对象负责画布，规则的对象负责判断
• 例子可以看出，面向对象更重视不重复造轮子，即创建一次，重复使用
• 面向过程：开始—黑走—棋盘—判断—白走—棋盘—判断—循环
• 只需要关注每一步怎么实现即可

• 面向对象的三大基本特征

• 三大基本特征：封装、继承、多态
• 封装
• 把客观事物封装成抽象的类
• 封装就是把现实世界中的客观事物抽象成一个Java类，然后在类中存放属性和方法
• 如封装一个汽车类，其中包含了发动机、轮胎、底盘等属性，并且有启动、前进等方法
• 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
• 像现实世界中儿子可以继承父亲的财产、样貌、行为等一样，编程世界中也有继承，继承的主要目的就是为了复用
• 子类可以继承父类，这样就可以把父类的属性和方法继承过来
• 如Dog类可以继承Animal类，继承过来嘴巴、颜色等属性，吃东西、奔跑等行为
• 多态
• 多态是指在父类中定义的属性和方法被子类继承之后，可以通过重写，使得父类和子类具有不同的实现
• 这使得同一个属性或方法在父类及其各个子类中具有不同含义

• 面向对象的五大基本原则

• 五大基本原则：
  • 单一职责原则（Single-Responsibility Principle）
  • 开放封闭原则（Open-Closed principle）
  • Liskov替换原则（Liskov-Substituion Principle）
  • 依赖倒置原则（Dependency-Inversion Principle）
  • 接口隔离原则（Interface-Segregation Principle）
• 单一职责原则：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
  • 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：对扩展开放、对修改封闭
  • 实现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
• 里氏替换原则：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Liskov替换原则，才能保证继承复用是可靠的
  • 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ExtractAbstract 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
• 依赖倒置原则：程序要依赖于抽象接口，而不是具体的实现
  • 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，方法不是一成不变的
• 接口隔离原则：使用多个小的专门的接口，而不要使用一个大的总接口
  • 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