第二講面向?qū)ο蠹夹g(shù)

1、第二講 面向?qū)ο蠹夹g(shù)主講人：1主要內(nèi)容面向?qū)ο蠹夹g(shù)的提出什么是面向?qū)ο蠹夹g(shù)對(duì)象類封裝性2問(wèn)題的提出傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)（Structured Programming-SP）方法 使用SP方法設(shè)計(jì)程序的步驟數(shù)據(jù)聲明數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，采用的是自頂向下、分而治之的方法，將整個(gè)程序按功能劃分為幾個(gè)可獨(dú)立編程的子過(guò)程模塊，每一子模塊完成指定的子任務(wù)，并且提供一個(gè)清晰、嚴(yán)格的調(diào)用界面，主過(guò)程通過(guò)調(diào)用各子過(guò)程完來(lái)成全部處理工作 。3f（1）過(guò)程/函數(shù)f（2）f（2）f（3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)BAC返回4存在的問(wèn)題（1）數(shù)據(jù)和函數(shù)分開(kāi)，重疊的數(shù)據(jù)存取使并行性和完整性的問(wèn)題變得復(fù)雜（2）本質(zhì)上是面向過(guò)程的

2、，以功能和需求為核心，而“功能”和“需求”又是不穩(wěn)定和多變的，因此程序代碼經(jīng)常要進(jìn)行修改，不易維護(hù)。（3）程序代碼可重用性差。程序中除少數(shù)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)外，每設(shè)計(jì)一個(gè)程序時(shí)，程序員幾乎從零做起。即使重用代碼，通常也是通過(guò)拷貝或編輯重新生成一份。5如何解決面向?qū)ο蠹夹g(shù)（Object-Oriented Programming -OOP）6何為面向?qū)ο蠹夹g(shù)與面向過(guò)程相對(duì)應(yīng)（結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)）心理學(xué)研究表明，客觀世界由許多對(duì)象組成，對(duì)象具有其屬性和行為，對(duì)象之間存在著各種聯(lián)系，這樣能夠更好的刻畫問(wèn)題域，也更接近人類的自然思維方式。這就是面向?qū)ο蟪绦蜷_(kāi)發(fā)思想的由來(lái)。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)直接以問(wèn)題域（現(xiàn)實(shí)

3、世界）中的事物為中心來(lái)思考和認(rèn)識(shí)問(wèn)題，并按照這些事物的本質(zhì)特征把它們抽象為對(duì)象，以作為構(gòu)成軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)。7f(1)f(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單類（規(guī)則） + 復(fù)雜聯(lián)系 = 復(fù)雜系統(tǒng) 接口函數(shù)數(shù)據(jù)比較8面向?qū)ο笈c面向過(guò)程設(shè)計(jì)對(duì)比是一種數(shù)學(xué)思維或計(jì)算機(jī)思維方法，與人們認(rèn)識(shí)世界的方法不同以不穩(wěn)定的、多變的“過(guò)程”和“操作” 為中心來(lái)構(gòu)造系統(tǒng)可重用性較差是建立在認(rèn)識(shí)方法學(xué)基礎(chǔ)上的一項(xiàng)技術(shù)科學(xué)，比較自然地模擬了人類認(rèn)識(shí)客觀世界的方式；以相對(duì)穩(wěn)定的“對(duì)象” 為中心來(lái)構(gòu)造系統(tǒng)可重用性較好面向過(guò)程程序設(shè)計(jì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)9將設(shè)計(jì)目標(biāo)從模擬現(xiàn)實(shí)世界的行為轉(zhuǎn)向了模擬現(xiàn)實(shí)世界中存在的對(duì)象及其各自的行為。 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)

4、是在吸取結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的一切優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的程序設(shè)計(jì)方法。它的本質(zhì)是把數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的過(guò)程當(dāng)成一個(gè)整體對(duì)象。在OOP中，將“對(duì)象”作為系統(tǒng)中最基本的運(yùn)行實(shí)體，整個(gè)程序即由各種不同類型的對(duì)象組成，各對(duì)象既是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體，又可通過(guò)消息相互作用，對(duì)象中的方法決定要向哪個(gè)對(duì)象發(fā)消息、發(fā)什么消息以及收到消息時(shí)如何進(jìn)行處理等。面向?qū)ο蠹夹g(shù)10對(duì)象（Object）對(duì)象是客觀世界中的事物在人腦中的映像，這種映像通過(guò)對(duì)同一類對(duì)象的抽象反映成人的意識(shí)，并做為一種概念而存在。每個(gè)對(duì)象都具有屬性（Attribute）和方法（Method）這兩方面的特征。對(duì)象的屬性描述了對(duì)象的狀態(tài)和特征，對(duì)象的方法說(shuō)明

5、了對(duì)象的行為和功能，并且對(duì)象的屬性值只應(yīng)由這個(gè)對(duì)象的方法來(lái)讀取和修改，兩者結(jié)合在一起就構(gòu)成了對(duì)象的完整描述。 11對(duì)象例一例 1：考慮對(duì)象 “學(xué)生”，具體描述為：對(duì)象名屬性操作學(xué)號(hào)、姓名、專業(yè)、性別、年齡、身份證號(hào)、電話等等獲取和修改學(xué)號(hào)、姓名、專業(yè)、性別、年齡等等學(xué)生( 表一 )注意點(diǎn)： 一體性 三者成為一體12對(duì)象例二例 2：對(duì)象 “課程” 的有關(guān)抽象描述。對(duì)象名屬性操作課程課程名、編號(hào)、學(xué)時(shí)數(shù)、選課要求、任課教師等獲取并修改課程名、編號(hào)、學(xué)時(shí)數(shù)、選課要求、任課教師等（表二 ）注意點(diǎn)： 1. 屬性是對(duì)對(duì)象的靜態(tài)描述. 2. 操作是對(duì)對(duì)象的動(dòng)態(tài)描述. 外部是通過(guò)調(diào)用服務(wù)與對(duì) 象取得聯(lián)系.13

6、類（Class）具有相似屬性和行為的一組對(duì)象，就稱為類?？梢?jiàn)，有了類的概念以后，就可以對(duì)具有共同特征的事物進(jìn)行統(tǒng)一描述類是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言必需提供的用戶定義的數(shù)據(jù)類型，它將具有相同狀態(tài)、操作和訪問(wèn)機(jī)制的多個(gè)對(duì)象抽象成為一個(gè)對(duì)象類。14類與對(duì)象的關(guān)系從一般意義上講，對(duì)象（Object）是現(xiàn)實(shí)世界中的客觀事物。類是把具有相同屬性的事物劃分為一類，從而得出的抽象概念。15類與對(duì)象的關(guān)系類與對(duì)象的關(guān)系 類 對(duì)象 抽象定義 實(shí)例 學(xué)生 學(xué)生王強(qiáng) 汽車 桑塔納，奔馳，寶馬 類型 變量, 如 C 語(yǔ)言中的 int 和 int x; 16類的特點(diǎn)-封裝與隱藏將算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有機(jī)集成在一起傳統(tǒng)方法：數(shù)據(jù)和操作分離支

7、持模塊化程序設(shè)計(jì)類成為基本的模塊，作為程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)保護(hù)私有成員，隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)使程序的可維護(hù)性、安全性得到保證17封裝（Encapsulation）面向?qū)ο笳Z(yǔ)言把數(shù)據(jù)和操作封裝于對(duì)象體之中，并提供一種訪問(wèn)機(jī)制，使對(duì)象的“私有數(shù)據(jù)”僅能由這個(gè)對(duì)象的操作來(lái)執(zhí)行。用戶只能通過(guò)允許公開(kāi)的操作提出要求（消息），才能查詢和修改對(duì)象的狀態(tài)。18封裝封裝是面向?qū)ο蠓椒ǖ囊粋€(gè)重要原則。它有兩個(gè)涵義：第一個(gè)涵義是，把對(duì)象的全部屬性和全部服務(wù)結(jié)合在一起，形成一個(gè)不可分割的獨(dú)立單位（即對(duì)象）。第二個(gè)涵義也稱作“信息隱蔽”，即盡可能隱蔽對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)，對(duì)外形成一個(gè)邊界（或者說(shuō)形成一道屏障），只保留有限的對(duì)外接口使之與外部發(fā)生聯(lián)系。這主要是指對(duì)象的外部不能直接地存取對(duì)象的屬性，只能通過(guò)幾個(gè)允許外部使用的服務(wù)與對(duì)象發(fā)生聯(lián)系。f(1)f(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)接口19封裝的例子鍵盤電視機(jī)手機(jī)20面向?qū)ο蠹夹g(shù)的特點(diǎn)（1）以對(duì)象為中心。由于對(duì)象自然地反映了應(yīng)用領(lǐng)域的模塊性，因此具有相對(duì)穩(wěn)定性，可以被用作一個(gè)組件去構(gòu)成更復(fù)雜的應(yīng)用，又由于對(duì)象一般封裝的是某一實(shí)際需求的各種成分，因此，某一對(duì)象的改變對(duì)整個(gè)系統(tǒng)幾乎沒(méi)有影響。（2）封裝性。實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏，增強(qiáng)了安全性和簡(jiǎn)化編程，使用者不必了解具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，而只需要通過(guò)外部接口，以特定的訪問(wèn)權(quán)限，來(lái)使用類的成員（3）可復(fù)用性。新的應(yīng)用程