面向对象程序设计概述

喜欢ヅ旅行 2024-05-07 17:09 10阅读 0赞

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**目录**

一、类

二、对象

三、识别类

四、类之间的关系

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**面向对象程序设计（Object-Oriented Programming,OOP)**是当今的主流程序设计范型，它取代了20世纪70年代的“结构化”或过程式编程技术。由于Java是面向对象的，所以必须熟悉OOP才能够很好地使用Java。

面向对象的程序是由对象组成的，每个对象包含对用户公开的**特定功能和隐藏的实现**。程序中的很多对象是来自**标准类库的“成品”**，还有一些是自定义的。究竟是自己构造对象，还是从外界购买，这完全取决于开发项目的**预算和时间**。但是，从根本上说，只要对象能够满足要求，就不必关心其功能到底是如何实现的。

## 一、类 ##

**类（class）**指定了如何构造对象。可以将类想象成制作小甜品的模具，将对象想象为小甜饼。由一个类**构造（construct）**对象的过程称为这个类的**实例（instance）**。

标准Java库中提供了几千个类，可用于各种目的，如用户界面设计、日期和日历，以及网络编程。还有自行创建的类，来描述需求应哟相应问题领域中的对象。

**封装（encapsulation，有时称为信息隐藏）**是处理对象的一个重要概念。从字面意思看，封装就是将数据和行为组合在一个包中，并对对象的使用者隐藏具体的实现细节。

实现封装的关键在于，**绝不能让其他类中的方法直接访问**这个类的实例字段。程序只能通过**对象的方法**与对象数据进行交互。封装为对象赋予了**"黑盒"特性**，这有利于提高重用性和可靠性。

OOP的另一个原则会让用户自定义Java类变得更为容易，就是可以通过扩展其他类来构建新类。Java提供类一个“超类”，名为Object，所有其他类都扩展至Object

扩展一个已有的类时，这个新类具有被扩展的那个类的全部属性和方法，只需要在新类中提供适用于这个新类的新方法和实例字段。通过扩展一个类来得到另外一个类的概念称之为**继承（inheritance）**。

## 二、对象 ##

使用OOP，一定要清楚对象的三个主要特性：

> ● **对象的行为（behavior）**—— 可以对这个对象做哪些操作，或者可以对这个对象应用哪些方法？
> 
> ● **对象的状态（state）**—— 调用那些方法时，对象会如何响应？
> 
> ● **对象的标识（identity）**—— 如何区分可能有相同行为和状态的不同对象？

同一个类的所有示例对象都有一种家族相似性，它们都支持相同的行为。一个对象的行为由所调用的方法来定义。

每个对象都会保存着描述当前**状态的信息**，这就是对象的状态。对象状态的改变**必然是调用方法的结果**（如果不经过方法的调用就可以改变对象状态，这说明破坏了封装性）。

对象的状态并不能完全描述一个对象，因为每个对象都有一个**唯一的标识（identity**，或称身份）。需要注意，作为同一个类的实例，每个对象的标识总是不同的，状态通常有所不同。

对象的这个关键特性会彼此**相互影响**。例如，对象的状态会影响它的行为（如果一各订单"已发货"或"已付款"，就应该拒绝要求增删商品的方法调用。反过来，如果订单是“空的”，即还没有订购任何商品，就不应该允许"发货"）。

## 三、识别类 ##

传统的过程式程序中，必须从最上面的main函数开始编写程序。设计一个面向对象系统时，则没有所谓的“最上面”。因此，学习OOP的初学者常常会感觉无从下手。答案是：先从**识别类开始**，然后再为**各个类添加方法**。

识别类的一个简单经验是在分析问题的**过程中寻找名词**，而**方法对应动词**。

例如，在订单处理系统中，有这样一些名词：

> ● 商品（Item);
> 
> ● 订单（Order);
> 
> ● 发货地址（Shipping address);
> 
> ● 付款（Payment);
> 
> ● 账户（Account)。
> 
> 从这些名词就可以得到**类Item、Order**等。

接下来查找动词。商品要**添加（add）**到订单中，订单可以**发货（ship）**或**取消（cancel）**,另外可以对订单完成**付款（apply）。**对于每一个动词，如“添加”“发货”“取消”或者“完成付款”，要**识别出负责完成相应动作的对象**。例如，当一个新商品添加到订单中时，**订单对象**就是负责的对象，因为它知道如何存储商品以及如何对商品进行排序，也就是说，**add应该是Order类的一个方法**，它接收一个Item对象作为参数。

## 四、类之间的关系 ##

> 类之间最常见的关系有
> 
> ● 依赖（“uses-a”）;
> 
> ● 聚合（“has-a”）;
> 
> ● 继承（“is-a”）。

**依赖（dependence)**，即“uses-a”关系，是一种最明显的也最一般的关系。例如，Order类使用了Account类，因为Order对象需要访问Account对象来查看信用状态。但是Item类不依赖于Account类，因为Item对象不需要考虑客户账户。因此，如果一个类的方法要使用或操作另一个类的对象，我们就说前一个类依赖于后一个类。

应当尽可能**减少相互依赖的类**。这里的关键是，如果类A不知道B的存在，它就不会关心B的任何改变（这意味着B的改变不会在A中引入bug)。用软件工程的术语来说，就是要尽可能减少类之间的**耦合（coupling）**。

**聚合（aggregation）**，即“has-a”关系，很容易理解，因为这种关系很具体。例如，一个Order对象包含一些Item对象。包含关系意味着类A的对象包含类B的对象。

**继承（inheritance）**，即“is-a”关系，表示一个更特殊的类与一个更一般的类之间的关系。例如，Rushorder类继承了Order类。在特殊化的RushOrder类中包含一些用于优先处理的特殊方法，还提供了一个计算运费的不同方法；而其他的方法，如添加商品、生成账单等都是从Order类继承来的。一般而言，如果类D扩展了类C，类D会继承类C的方法，另外还会有一些额外的功能。

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