《面向?qū)ο笤O(shè)計(jì) 》課件

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)CATALOGUE目錄面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)概述面向?qū)ο蟮闹饕拍蠲嫦驅(qū)ο笤O(shè)計(jì)模式面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)實(shí)踐面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)案例分析面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)與未來發(fā)展01面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)概述面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的定義面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)是一種編程范式，它使用對象來設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)。對象是具有屬性和行為的實(shí)體，通過類和實(shí)例來創(chuàng)建。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)基于類和對象的概念，通過封裝、繼承和多態(tài)等機(jī)制來實(shí)現(xiàn)代碼的重用、擴(kuò)展和維護(hù)。將對象的屬性和行為封裝在類中，通過訪問控制符（public、private、protected）來控制對類成員的訪問權(quán)限。封裝子類繼承父類的屬性和行為，并可以擴(kuò)展或覆蓋父類的實(shí)現(xiàn)。繼承允許一個(gè)接口或基類的引用指向多個(gè)實(shí)現(xiàn)或子類對象，通過動(dòng)態(tài)綁定實(shí)現(xiàn)不同的行為。多態(tài)通過抽象類和接口來定義通用屬性和行為，具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)由子類來完成。抽象面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的基本原則面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)與傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的比較傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)（如過程式編程）注重算法和過程，而面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)注重對象和類的概念。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)更符合人類的思維模式，能夠更好地模擬現(xiàn)實(shí)世界中的事物，提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)通過封裝和繼承等機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了代碼的重用和擴(kuò)展，提高了開發(fā)效率和軟件質(zhì)量。02面向?qū)ο蟮闹饕拍顚ο笫乾F(xiàn)實(shí)世界實(shí)體的抽象，具有狀態(tài)和行為。狀態(tài)指對象的屬性，行為指對象的方法。對象通過封裝實(shí)現(xiàn)信息隱藏，通過繼承實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用，通過多態(tài)實(shí)現(xiàn)接口統(tǒng)一。對象類01類是對對象的抽象，定義了一類對象的共同屬性和方法。02類是對象的模板，對象是類的實(shí)例。類定義了對象的靜態(tài)特征，如屬性、方法和繼承關(guān)系等。03010203繼承是面向?qū)ο缶幊痰闹匾匦灾?，允許子類繼承父類的屬性和方法。通過繼承，子類可以重用父類的代碼，并可以擴(kuò)展或修改父類的功能。繼承實(shí)現(xiàn)了代碼的復(fù)用和層次的劃分，使得代碼結(jié)構(gòu)更加清晰和易于維護(hù)。繼承03多態(tài)使得程序中可以更加靈活地處理不同的對象類型，提高了代碼的可重用性和可維護(hù)性。01多態(tài)是指一個(gè)接口多種實(shí)現(xiàn)方式，即一個(gè)接口可以有多個(gè)實(shí)現(xiàn)類。02通過多態(tài)，可以將接口的實(shí)現(xiàn)延遲到運(yùn)行時(shí)確定，增加了程序的靈活性和可擴(kuò)展性。多態(tài)封裝01封裝是將對象的屬性和方法封裝在一起，形成一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體。02通過封裝，實(shí)現(xiàn)了信息隱藏和數(shù)據(jù)安全，防止外部直接訪問對象的內(nèi)部狀態(tài)。03封裝有助于提高軟件的可維護(hù)性和可重用性，使得代碼更加模塊化和易于管理。03面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式總結(jié)詞確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)方式通過私有靜態(tài)變量存儲(chǔ)唯一實(shí)例，并提供一個(gè)公共靜態(tài)方法來獲取該實(shí)例。適用場景當(dāng)需要確保某個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并且需要全局訪問時(shí)，可以使用單例模式。詳細(xì)描述單例模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，它確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)來獲取該實(shí)例。這種模式通常用于創(chuàng)建管理全局資源的類，如日志記錄器、配置管理器等。單例模式適用場景當(dāng)需要根據(jù)不同條件創(chuàng)建不同對象時(shí)，可以使用工廠模式?？偨Y(jié)詞提供了一種創(chuàng)建對象的最佳方式。詳細(xì)描述工廠模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，它提供了一種創(chuàng)建對象的最佳方式。通過將對象的創(chuàng)建與使用分離，使得代碼更加靈活和可維護(hù)。實(shí)現(xiàn)方式定義一個(gè)抽象工廠接口和多個(gè)具體工廠實(shí)現(xiàn)類，每個(gè)具體工廠實(shí)現(xiàn)類負(fù)責(zé)創(chuàng)建特定類型的對象?？蛻舳舜a通過調(diào)用工廠方法來獲取所需對象。工廠模式總結(jié)詞定義了對象之間的依賴關(guān)系，使得當(dāng)一個(gè)對象改變狀態(tài)時(shí)，其相關(guān)依賴對象也會(huì)收到通知并自動(dòng)更新。詳細(xì)描述觀察者模式是一種行為型設(shè)計(jì)模式，它定義了對象之間的依賴關(guān)系，使得當(dāng)一個(gè)對象（被觀察者）的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，其相關(guān)依賴對象（觀察者）也會(huì)收到通知并自動(dòng)更新。實(shí)現(xiàn)方式被觀察者維護(hù)一個(gè)觀察者列表，當(dāng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，遍歷觀察者列表并通知每個(gè)觀察者更新。適用場景當(dāng)一個(gè)對象的狀態(tài)改變需要通知其他對象，并且需要保持松耦合關(guān)系時(shí)，可以使用觀察者模式。觀察者模式總結(jié)詞提供了一種構(gòu)建對象的最佳方式。建造者模式是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，它提供了一種構(gòu)建對象的最佳方式。通過將構(gòu)建過程與使用過程分離，使得代碼更加靈活和可維護(hù)。定義一個(gè)抽象建造者接口和多個(gè)具體建造者實(shí)現(xiàn)類，每個(gè)具體建造者實(shí)現(xiàn)類負(fù)責(zé)構(gòu)建對象的不同部分?？蛻舳舜a通過調(diào)用建造者方法來逐步構(gòu)建所需對象。當(dāng)需要構(gòu)建復(fù)雜的對象時(shí)，可以使用建造者模式。詳細(xì)描述實(shí)現(xiàn)方式適用場景建造者模式定義了一系列的算法，并將每一個(gè)算法封裝起來，使它們可以互相替換?？偨Y(jié)詞策略模式是一種行為型設(shè)計(jì)模式，它定義了一系列的算法，并將每一個(gè)算法封裝起來，使它們可以互相替換。這種模式使得算法可以獨(dú)立于使用它的客戶端代碼而變化。詳細(xì)描述定義一個(gè)抽象策略接口和多個(gè)具體策略實(shí)現(xiàn)類，每個(gè)具體策略實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)了不同的算法。客戶端代碼通過持有策略對象并調(diào)用其方法來執(zhí)行相應(yīng)的算法。實(shí)現(xiàn)方式當(dāng)需要根據(jù)不同條件選擇不同的算法時(shí)，可以使用策略模式。適用場景策略模式04面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)實(shí)踐單例模式確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)。工廠模式提供一個(gè)創(chuàng)建對象的最佳方式。觀察者模式定義對象之間的依賴關(guān)系，使得當(dāng)一個(gè)對象改變狀態(tài)，則所有依賴它的對象都會(huì)得到通知并被自動(dòng)更新。設(shè)計(jì)模式的選擇與使用將對象組合成樹形結(jié)構(gòu)以表示“部分-整體”的層次結(jié)構(gòu)，使得客戶端以統(tǒng)一的方式處理單個(gè)對象和對象的組合。組合模式動(dòng)態(tài)地給一個(gè)對象添加一些額外的職責(zé)，就增加功能來說，裝飾器模式相比生成子類更為靈活。裝飾器模式定義一系列的算法，并將每一個(gè)算法封裝起來，使它們可以互相替換，讓算法獨(dú)立于使用它的客戶。策略模式設(shè)計(jì)模式的組合使用識別設(shè)計(jì)模式在代碼中識別出已有的設(shè)計(jì)模式，理解其意圖和作用。模式改進(jìn)根據(jù)實(shí)際需求和系統(tǒng)發(fā)展，對現(xiàn)有設(shè)計(jì)模式進(jìn)行改進(jìn)或優(yōu)化，以更好地適應(yīng)變化。模式演化在系統(tǒng)演化的過程中，適時(shí)引入新的設(shè)計(jì)模式，以滿足新的需求和挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)模式的重構(gòu)與演化05面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)案例分析單例模式是一種確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例的設(shè)計(jì)模式。在日志記錄器的實(shí)現(xiàn)中，單例模式確保了只有一個(gè)日志記錄器實(shí)例存在，從而避免了多實(shí)例導(dǎo)致的資源浪費(fèi)和潛在的沖突。通過單例模式，可以集中管理日志記錄器的配置和行為，提供全局的日志記錄服務(wù)。案例一：使用單例模式實(shí)現(xiàn)日志記錄器工廠模式是一種創(chuàng)建對象的最佳實(shí)踐。在數(shù)據(jù)庫連接池的實(shí)現(xiàn)中，工廠模式被用來創(chuàng)建和管理數(shù)據(jù)庫連接。通過工廠模式，可以抽象化數(shù)據(jù)庫連接的創(chuàng)建過程，使得代碼更加靈活和可維護(hù)。同時(shí)，工廠模式也簡化了客戶端代碼，使得客戶端無需關(guān)心連接的創(chuàng)建和管理細(xì)節(jié)。案例二：使用工廠模式創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接池VS觀察者模式是一種對象行為型設(shè)計(jì)模式。在新聞發(fā)布系統(tǒng)中，觀察者模式被用來實(shí)現(xiàn)新聞的發(fā)布和訂閱功能。通過觀察者模式，新聞發(fā)布者可以向多個(gè)觀察者發(fā)布新聞，而觀察者則可以訂閱感興趣的新聞主題。這種設(shè)計(jì)使得新聞發(fā)布者和觀察者之間的耦合度降低，提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。案例三：使用觀察者模式實(shí)現(xiàn)新聞發(fā)布系統(tǒng)06面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)與未來發(fā)展代碼可重用性面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)鼓勵(lì)將代碼封裝在對象中，這使得代碼更易于重用，因?yàn)閷ο罂梢栽诓煌某绦蚧蝽?xiàng)目中重復(fù)使用。可擴(kuò)展性面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)通過繼承和多態(tài)等機(jī)制，使得代碼更易于擴(kuò)展，能夠適應(yīng)不斷變化的需求?？删S護(hù)性面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)使得代碼更易于理解和維護(hù)，因?yàn)閷ο蠛皖惖母拍钍沟么a結(jié)構(gòu)更清晰，職責(zé)劃分更明確。模塊化面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)通過將代碼劃分為不同的對象和類，使得代碼更易于模塊化，提高了代碼的可讀性和可維護(hù)性。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在某些情況下，面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)可能會(huì)導(dǎo)致過度抽象，使得代碼過于復(fù)雜，難以理解和維護(hù)。過度抽象雖然面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)在許多場景下非常有用，但在某些情況下，其他的設(shè)計(jì)范式可能更適合。不適合所有場景在某些情況下，面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)可能會(huì)導(dǎo)致性能問題，因?yàn)閷ο蟮膭?chuàng)建和銷毀等操作可能會(huì)消耗更多的資源。性能問題面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)是一種相對較新的編程范式，對于初學(xué)者來說，學(xué)習(xí)曲線可能比較陡峭。學(xué)習(xí)曲線陡峭面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的缺點(diǎn)與其他范式的結(jié)合隨著編程范式的多樣化，面向?qū)ο?/p>