java专家诺谷老师
一、面向过程
面向过程就是分析出解决问题所需要的步骤,然后用函数把这些步骤一步一步实现,使用的时候一个一个依次调用就可以了。
例如五子棋,面向过程的设计思路就是首先分析问题的步骤:1、开始游戏,2、黑子先走,3、绘制画面,4、判断输赢,5、轮到白子,6、绘制画面,7、判断输赢,8、返回步骤2,9、输出后结果。把上面每个步骤用不同的方法来实现。
二、面向对象
面向对象是把构成问题事务分解成各个对象,建立对象的目的不是为了完成一个步骤,而是为了描叙某个事物在整个解决问题的步骤中的行为。
面向对象的设计则是从另外的思路来解决问题。整个五子棋可以分为1、黑白双方,这两方的行为是一模一样的,2、棋盘系统,负责绘制画面,3、规则系统,负责判定诸如犯规、输赢等。类对象(玩家对象)负责接受用户输入,并告知第二类对象(棋盘对象)棋子布局的变化,棋盘对象接收到了棋子的变化就要负责在屏幕上面显示出这种变化,同时利用第三类对象(规则系统)来对棋局进行判定。
三、面向对象的三大基本特征,五大基本原则
(1)三大基本特征:封装、继承、多态
封装
封装就是隐藏对象的属性和实现细节,仅对外公开接口,控制在程序中属性的读和修改的访问级别,将抽象得到的数据和行为(或功能)相结合,形成一个有机的整体,也就是将数据与操作数据的源代码进行有机的结合,形成“类”,其中数据和函数都是类的成员。
封装的目的是增强安全性和简化编程,使用者不必了解具体的实现细节,而只是要通过外部接口,以特定的访问权限来使用类的成员。
面向对象的不就是使用程序处理事情时以对象为中心去分析吗,与面向过程不同,面向过程关心处理的逻辑、流程等问题,而不关心事件主体。而面向对象即面向主体,所以我们在解决问题时应该先进行对象的封装(对象是封装类的实例,比如张三是人,人是一个封装类,张三只是对象中的一个实例、一个对象)。比如我们日常生活中的小兔子、小绵羊都可以封装为一个类。
比如兔子的属性有两只耳朵、四只腿、一双眼睛、三瓣嘴等;行为(功能)有跑、跳、吃素等。
继承
继承是面向对象的基本特征之一,继承机制允许创建分等级层次的类。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。类似下面这个图:
我们在上面已经封装了兔子这个类,其他动物也一样可以进行封装。在封装过程中我们发现兔子、绵羊这两个类具有相似的功能或特性如吃草,所以我们可以抽取共有特征和方法形成高一层的类,如这里的食草动物、食肉动物。继承之间是子父类的关系。继承机制可以很好的描述一个类的生态,也提高了代码复用率,在Java中的Object类是所有类的超类,常称作上帝类。
多态
多态同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。是指一个类实例(对象)的相同方法在不同情形有不同表现形式。多态机制使具有不同内部结构的对象可以共享相同的外部接口。这意味着,虽然针对不同对象的具体操作不同,但通过一个公共的类,它们(那些操作)可以通过相同的方式予以调用。
多态的优点:
消除类型之间的耦合关系
可替换性
可扩充性
接口性
灵活性
简化性
多态存在的三个必要条件:
继承
重写(子类继承父类后对父类方法进行重新定义)
父类引用指向子类对象
简言之,多态其实是在继承的基础上的。比如说今天我们要去动物园参观动物,那么你说我们去参观兔子、参观绵羊、参观狮子、参观豹子都是对的,但你不能说我们去参观汽车。在这个例子中,子类具有多态性:除了使用自己的身份,还能充当父类。
示例代码:
public class Test { public static void main(String[] args) { show(new Cat()); // 以 Cat 对象调用 show 方法 show(new Dog()); // 以 Dog 对象调用 show 方法 Animal a = new Cat(); // 向上转型 a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat Cat c = (Cat)a; // 向下转型 c.work(); // 调用的是 Cat 的 work } public static void show(Animal a) { a.eat(); // 类型判断 if (a instanceof Cat) { // 猫做的事情 Cat c = (Cat)a; c.work(); } else if (a instanceof Dog) { // 狗做的事情 Dog c = (Dog)a; c.work(); } } } abstract class Animal { abstract void eat(); } class Cat extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃鱼"); } public void work() { System.out.println("抓老鼠"); } } class Dog extends Animal { public void eat() { System.out.println("吃骨头"); } public void work() { System.out.println("看家"); } }
执行以上程序,输出结果为:
吃鱼抓老鼠吃骨头看家吃鱼抓老鼠
(2)五大基本原则:单一职责原则(SRP)、开放封闭原则(OCP)、里氏替换原则(LSP)、依赖倒置原则(DIP)、接口隔离原则(ISP)
单一职责原则(SRP)
一个类应该有且只有一个去改变它的理由,这意味着一个类应该只有一项工作。
比如在职员类里,将工程师、销售人员、销售经理这些情况都放在职员类里考虑,其结果将会非常混乱,在这个假设下,职员类里的每个方法都要if else判断是哪种情况,从类结构上来说将会十分臃肿。
开放封闭原则(OCP)
对象或实体应该对扩展开放,对修改封闭。
更改封闭即是在我们对模块进行扩展时,勿需对源有程序代码和DLL进行修改或重新编译文件!这个原则对我们在设计类的时候很有帮助,坚持这个原则就必须尽量考虑接口封装,抽象机制和多态技术!
里氏替换原则(LSP)
在对象 x 为类型 T 时 q(x) 成立,那么当 S 是 T 的子类时,对象 y 为类型 S 时 q(y) 也应成立。(即对父类的调用同样适用于子类)
依赖倒置原则(DIP)
高层次的模块不应该依赖于低层次的模块,他们都应该依赖于抽象。具体实现应该依赖于抽象,而不是抽象依赖于实现。
可以这样理解,上面我举例子的时候先说了兔子和绵羊,然后才推出食草动物。但如果我们继续认识了牛、马等食草动物,我们会发现我们需要不断调整食草动物的描述,这样程序会变得僵化,所以我们不应该让子类依赖于实体,不应该让父类模块依赖于子类模块。所以我们需要将食草动物设计为抽象类,即抽象类或接口。这样下层只需要实现相应的细节而不会影响父类。
接口隔离原则(ISP)
不应强迫客户端实现一个它用不上的接口,或是说客户端不应该被迫依赖它们不使用的方法,使用多个专门的接口比使用单个接口要好的多!
比如,为了减少接口的定义,将许多类似的方法都放在一个接口中,后会发现,维护和实现接口的时候花了太多精力,而接口所定义的操作相当于对客户端的一种承诺,这种承诺当然是越少越好,越精练越好,过多的承诺带来的就是你的大量精力和时间去维护!