重温设计模式系列面向对象基础知识

Posted 2021-04-25 架构之家

本文摘要

文章介绍了面向对象的基础知识，对象，类，抽象，接口等基本概念，面向对象的三大特征以及UML类图的基础知识，作为后续文章的基础。

名词解释

1、抽象：一种思维方式，把具体事物的简单化，概括性描述。

2、UML：通用建模语言

1、对象和类

1.1 对象

在面向对象的世界里，万物皆是对象，动物是对象，植物是对象，对象的本质是什么呢？对象是一个真实存在的事物。比如一个杯子，一碗水都是对象。

用对象的方式描述事物，与面向过程方式来讲，更容易理解，更符合人们的思维习惯。

1.2 类

类是对象的抽象，比如一只小狗，一只小猫，他们的抽象是动物类，也就是说一只小狗，一只小猫是属于动物的一类。

1.3 类与对象的关系

类是对象的抽象，对象是类的实例。一个类可以有多个对象，但一个对象可能只属于一个类。在UML中有类图和对象图的概念。示例如下（更多知识，请自我补充）：

1.4 思维过程

通过各个对象找到其共同点，把相同的对象归为一类，就是面向对象的基本思维过程。比如张三，李四是具体的对象，他们都是人类。因此可以抽象出人这个类。

1.5 类的构成

一个类主要有属性和方法（类名，静态块等不展开讲），通称为类的成员，属性表达类的数据部分，方法表示类的行为。比如类Person有name,age等属性，walk(),run()方法。

1.6 类的几个重要概念

（1）实例化 ：创建一个对象，一般用new的方式。如：Person tom=new Person();

（2）构造函数：每个类默认有一个公用构造函数，也可以自定义构造函数，一般用于给成员变量赋值或执行一些初始化方法。

（3）重载：一个方法有多个不同个数，不同类型，不同顺序的参数的方法，称为方法的重载。

比如：

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

（4）重写:关键字Override，指子类重写（覆盖）父类的方法，用于改变父类方法的行为。一般用于多态实现。

1.7 接口

类包含数据或行为，但接口是一种契约，主要定义接口的行为，没有方法体，需要类实现接口。一般用于定义规范（抽象行为）和实现松耦合架构。

使用方式：

接口的使用很灵活，可以接口中定义1个或多个方法，一个类可以实现多个接口，但只能继承一个类。

1.8 抽象类

抽象类使用abstract定义，一般用于定义多个类共同拥有的代码。抽象类可以定义抽象方法也可以定义方法体。一般在项目中，用于定义公用代码或定义公用结构，比如模版模式。

2、三大特征

2.1 封装

定义：把与自己相关的数据和行为放到一个类中，对外提供且仅提供必要方法。

解决的问题：隐藏内部细节，提供有限访问接口，使代码内聚，提高易用性

存在的问题：不同的类中，会有相同代码，代码冗余会多，需要对这些代码进行抽象设计

2.2 继承

定义：是一种父子关系，子类继承父类的公有和受保护作用域代码，可以重写父类代码，也可以自定义自己的代码。继承表达的是一种is a的关系。

类图：

解决的问题：代码复用问题，子类复用父类代码，减少代码量，提高可维护性。

存在的问题：

1、父类增加的任何公有或受保护方法都被子类继承，会导致子类有其不需要的行为。

2、继承关系，如果不进行控制，会造成多级继承，当某一父类修改后，影响子类的调用（很容易搞错，是不是该子类应该拥有的）。影响代码的可维护性。

2.3 多态

定义：一个接口有多种不同的实现

解决的问题：屏蔽了各类之间的差异，方便写出通用性强的逻辑，提高代码的灵活性和扩展性。

存在的问题：

1、实现类需要遵循接口的行为约定，否则会出现不匹配的情况。比如：eat()方法原来的意图是定义吃的逻辑，实现时写成了play的逻辑。

2、增加了代码和维护的复杂性。

3、类之间的关系

3.1 泛化关系

泛化是特殊/一般的关系，一般是指继承关系，用于定义父子关系。

3.2 关联关系

类与类之间有一种引用关系，一般有依赖，聚合，组合三种关系。

依赖：一种需要，比如人需要空气，这就是一种依赖。

聚合：一种弱拥有关系（整体与部分的关系），但是两者的生命周期不同，大雁与雁群的关系，就是一种聚合关系。

组合：一种强拥有关系（整体与部分的关系），两者的生命周期相同，比如车与发动机的关系，发动起报废了，车也就报废了。

3.3 高内聚，松耦合

高内聚：是指类内部元素之间的关系，好的内聚是具备良好的封装性，指类内部的数据和行为有且仅是其拥有的，对外只提供必要的访问接口你。一般好的内聚性，更利于维护和复用，只要接口不变，内部如何变化都不需要客户端变。

松耦合：是指类与类之间的关系，好的耦合应该是尽量少的依赖，如果没必要就不产生依赖。一般设计中，采用聚合组合或依赖接口而不是依赖具体实现，隔离这种变化。比如继承，实际上就是一种强耦合关系，如果解决这种耦合，可以采用聚合组合的方式。也就是设计原则中的合成复用原则（后面讲设计原则时会具体讲）

4、面向对象的一般过程

（1）找对象

（2）抽象类

（3）定义类属性

（4）定义类关系

（5）设计检查

5、UML类图

5.1基本元素

（1）类图

类图包含类的名称、属性和方法定义。

类的可见性修饰符：

# protected

无修饰符为 internal

（2）接口

一般只定义接口方法。

5.2元素关系

（1）关联

A 和 B 相互调用和访问对方的元素。

（2）依赖

B 的变化会影响 A，则 A 依赖于 B。

（3）聚合

A 中拥有一个 B，但 B 脱离于 A 仍然可以独立存活。

（4）组合

A 中拥有一个 B，B和A属于同一生命周期，B 脱离 A 后在系统中没有任何存活的意义。

（5）泛化

泛化是一种继承关系，可以是类继承或接口继承。

（6）实现

接口和实现类之间的关系。

下篇预告

重温设计模式系列（三）面向对象设计原则

摘要：比设计模式更重要的是设计思想和设计原则，基于这些原则，逐步产生了不同的设计模式。因此，学好设计模式的基础是掌握基本的设计原则。大纲如下：

1、代码抽象三原则

2、GRASP原则

3、SOLID原则

4、SOC原则