面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)-第九章

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)-第九章2023-2026ONEKEEPVIEWREPORTINGWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKU目錄CATALOGUE面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概述類與對象封裝與數(shù)據(jù)隱藏繼承與代碼復(fù)用抽象類與接口設(shè)計(jì)模式與重構(gòu)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概述PART01面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)（Object-OrientedProgramming，簡稱OOP）是一種編程范型，它以對象為基礎(chǔ)，將數(shù)據(jù)和操作封裝在一起，通過類和繼承實(shí)現(xiàn)代碼的復(fù)用和擴(kuò)展。在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，對象是程序的基本單元，它包含了數(shù)據(jù)成員（屬性）和方法（行為），通過消息傳遞實(shí)現(xiàn)對象之間的交互。什么是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)將數(shù)據(jù)和操作封裝在對象中，隱藏對象的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只通過對象提供的接口進(jìn)行交互。封裝通過繼承實(shí)現(xiàn)類與類之間的層次關(guān)系，子類可以繼承父類的屬性和方法，并可以添加或覆蓋父類的行為。繼承允許一個接口多種形態(tài)存在，即一個接口可以有多種實(shí)現(xiàn)方式，或者一個對象可以表現(xiàn)出多種形態(tài)。多態(tài)通過抽象來定義接口和類，使得子類可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)不同的行為。抽象面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的特點(diǎn)發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)逐漸成為主流編程范型，許多編程語言都支持面向?qū)ο缶幊?，如C、Java、Python等。起源面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)最早起源于20世紀(jì)60年代的Simula語言，后來在Smalltalk語言中得到廣泛應(yīng)用。未來面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)將繼續(xù)發(fā)展，隨著軟件工程和人工智能的興起，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)將更加注重可擴(kuò)展性、可維護(hù)性和可復(fù)用性。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的歷史與發(fā)展類與對象PART02類是一種抽象的概念，用于描述具有相同屬性和方法的對象的集合。類定義了對象的結(jié)構(gòu)、行為和狀態(tài)。屬性是類中定義的變量，用于描述對象的狀態(tài)。每個對象都有其自己的屬性值，這些值可以在對象創(chuàng)建時設(shè)置，也可以在對象創(chuàng)建后修改。類的定義與屬性類的屬性類的定義通過使用類的構(gòu)造函數(shù)來創(chuàng)建對象。構(gòu)造函數(shù)是一個特殊的方法，用于初始化對象的屬性。在創(chuàng)建對象時，需要為對象的屬性分配初始值。對象的創(chuàng)建對象創(chuàng)建后，可以通過對象名來訪問其屬性和方法。對象名是用戶定義的標(biāo)識符，用于唯一標(biāo)識一個對象。通過對象名可以訪問對象的屬性和方法，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。對象的使用對象的創(chuàng)建與使用類的繼承繼承是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的一個重要概念，它允許創(chuàng)建一個新類（子類）來繼承另一個類（父類）的屬性和方法。子類可以繼承父類的所有屬性和方法，也可以添加新的屬性和方法，或者重寫父類的方法。多態(tài)多態(tài)是指一個接口可以有多種實(shí)現(xiàn)方式。在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，多態(tài)允許一個接口被多個類實(shí)現(xiàn)，每個類實(shí)現(xiàn)方式不同。通過多態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)代碼的復(fù)用和靈活的程序結(jié)構(gòu)。類的繼承與多態(tài)封裝與數(shù)據(jù)隱藏PART03封裝是將對象的屬性和行為封裝到一個獨(dú)立的實(shí)體中，通過定義類來實(shí)現(xiàn)。封裝提供了一種機(jī)制，將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)綁定在一起，形成一個獨(dú)立的實(shí)體。封裝有助于實(shí)現(xiàn)信息隱藏，保護(hù)對象的內(nèi)部狀態(tài)不被外部隨意修改。封裝的概念通過訪問修飾符（如private、protected）來限制對類的成員的訪問權(quán)限。將類的屬性定義為private，只提供公共的getter和setter方法來獲取和修改屬性值。隱藏類的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只暴露必要的接口給外部使用，降低耦合度。數(shù)據(jù)隱藏的實(shí)現(xiàn)010204訪問修飾符的使用private：限制訪問權(quán)限，只能在類內(nèi)部訪問。default（沒有修飾符）：在同一包內(nèi)可訪問。protected：在同一包內(nèi)及不同包中的子類可訪問。public：對所有地方開放訪問權(quán)限。03繼承與代碼復(fù)用PART04

繼承的概念繼承是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的一個重要概念，它允許一個類繼承另一個類的屬性和方法，從而實(shí)現(xiàn)在已有代碼的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展和復(fù)用。通過繼承，子類可以繼承父類的屬性和方法，并且可以添加或覆蓋它們，以實(shí)現(xiàn)更具體或更適應(yīng)特定需求的代碼。繼承有助于減少代碼重復(fù)，提高代碼的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。子類直接使用父類的屬性和方法，并可以添加新的屬性和方法。這是最常見的繼承方式。實(shí)現(xiàn)繼承接口繼承實(shí)現(xiàn)多重繼承子類實(shí)現(xiàn)一個接口，并實(shí)現(xiàn)該接口中定義的所有方法。這是實(shí)現(xiàn)多態(tài)的一種方式。一個類可以繼承多個類的屬性和方法，但這種方式可能導(dǎo)致代碼復(fù)雜度和沖突增加。030201繼承的實(shí)現(xiàn)方式多態(tài)是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的一個重要概念，它允許一個接口被多個不同的對象實(shí)現(xiàn)。通過多態(tài)，可以將子類的對象視為父類的對象，從而實(shí)現(xiàn)代碼的靈活性和可擴(kuò)展性。多態(tài)的應(yīng)用場景包括：方法重載、方法覆蓋、接口實(shí)現(xiàn)等。多態(tài)的應(yīng)用抽象類與接口PART05抽象類的定義與使用抽象類是一種只能作為其他類的基類的類，它不能被實(shí)例化。抽象類通常用來定義一個共同的接口供子類遵循，并包含一些抽象方法和具體方法的聲明。使用場景當(dāng)有一些類具有共同的行為或?qū)傩?，但?xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)不同時，可以使用抽象類來定義這些共同的行為或?qū)傩?。是一種完全抽象的類，它只包含方法的聲明而不包含方法的實(shí)現(xiàn)。一個類可以實(shí)現(xiàn)一個或多個接口，并為其提供具體實(shí)現(xiàn)。接口當(dāng)需要定義一組類應(yīng)遵循的規(guī)范或行為時，可以使用接口。通過實(shí)現(xiàn)接口，類可以提供具體實(shí)現(xiàn)以滿足接口的要求。使用場景接口的定義與實(shí)現(xiàn)抽象類可以繼承其他類，而接口不能繼承其他類。繼承關(guān)系一個類可以實(shí)現(xiàn)多個接口，但只能繼承一個抽象類。多繼承抽象類與接口的比較與選擇細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)：抽象類可以包含具體方法的實(shí)現(xiàn)，而接口只包含方法的聲明。如果需要定義一組具有共同屬性和行為的類，并且這些類需要共享一些具體實(shí)現(xiàn)，則可以使用抽象類。選擇使用抽象類還是接口取決于具體需求如果需要定義一組類的規(guī)范或行為，并且這些類的具體實(shí)現(xiàn)可以不同，則可以使用接口。抽象類與接口的比較與選擇設(shè)計(jì)模式與重構(gòu)PART06設(shè)計(jì)模式的概念設(shè)計(jì)模式是解決特定問題的最佳實(shí)踐，它提供了一種通用的、可復(fù)用的解決方案，用于解決軟件開發(fā)中常見的問題。應(yīng)用場景設(shè)計(jì)模式適用于各種規(guī)模和類型的軟件系統(tǒng)，尤其在復(fù)雜系統(tǒng)、大型項(xiàng)目和需要高可維護(hù)性的系統(tǒng)中應(yīng)用更為廣泛。設(shè)計(jì)模式的概念與應(yīng)用場景VS設(shè)計(jì)模式可以根據(jù)不同的角度進(jìn)行分類，如創(chuàng)建型、結(jié)構(gòu)型、行為型等。每種類型的模式都有其特定的應(yīng)用場景和解決的問題。選擇在選擇設(shè)計(jì)模式時，需要考慮系統(tǒng)的需求、約束和上下文環(huán)境。選擇合適的設(shè)計(jì)模式可以提高系統(tǒng)的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性和可重用性。分類設(shè)計(jì)模式的分類與選擇重構(gòu)是對代碼進(jìn)行修改和改進(jìn)的過程，旨在提高代碼質(zhì)量、降低維護(hù)成本。常見的重構(gòu)方法包括提取方法、重命名變量、消除重復(fù)代碼等。在重構(gòu)過程中，需要注意保持代碼的可讀性和可維護(hù)性，同時遵循“小步快跑”的原則，逐步進(jìn)行改進(jìn)，避免對現(xiàn)有功能造成不良影響。此外，還需要進(jìn)