设计模式之美 面向对象 编程思想

面向对象的编程思想

Posted by 芦苇 on 2020-06-17

1. 面向对象编程与面向对象语言

  • 面向对象编程是一种编程范式或编程风格。它以类或对象作为组织代码的基本单元，并将封装、抽象、继承、多态四个特性，作为代码设计和实现的基石 。
  • 面向对象编程语言是支持类或对象的语法机制，并有现成的语法机制，能方便地实现面向对象编程四大特性（封装、抽象、继承、多态）的编程语言。

2. 面向对象的四大特性

  • 封装(Encapsulation)
  • 继承(Inheritance)
  • 抽象(Abstraction)
  • 多态(Polymorphism)

2.1 封装(Encapsulation)

What：限制对象的数据与方法的访问。
Why：1. 保护数据不被随意修改；2. 接口有限，提高类的易用性。
How：C++ 和 Java 的 public、protected 和 private 关键字为成员变量和成员函数提供了访问权限控制。

class access control

2.2 继承(Inheritance)

What：表示类之间的 is-a 关系。
Why：1. 代码复用；2. 反应真实世界之间类的关系，在设计上有一种美感。
How：需要语言提供特殊的语法机制。
缺点：继承层级太多，代码的可读性会严重下降。

2.4 抽象(Abstraction)

What：隐藏方法的具体实现。
Why：通过抽象来避免过多关注实现细节，在设计与实现时只需考虑统一抽象层级的逻辑关系。
How：通过语言提供的接口类或抽象类来实现。

抽象这个概念是一个非常通用的设计思想，并不单单用在面向对象编程中，也可以用来指导架构设计等。而且这个特性也并不需要编程语言提供特殊的语法机制来支持，只需要提供“函数”这一非常基础的语法机制，就可以实现抽象特性。所以，它没有很强的“特异性”，有时候并不被看作面向对象编程的特性之一。

2.4 多态(Polymorphism)

What：子类可以替代父类，在代码运行过程中，调用子类的方法。
Why：提高代码的可扩展性和可复用性。
How：需要编程语言提供三个语法机制：

  • 支持继承
  • 支持父类对象可以引用子类对象
  • 支持子类可以重写（override）父类方法

除了“继承+方法重写”这种方式外，还可以用“接口”或者“Duck-Typing” 语法。

接口实现

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public interface Iterator {
  String hasNext();
  String next();
  String remove();
}

public class Array implements Iterator {
  private String[] data;
  
  public String hasNext() { ... }
  public String next() { ... }
  public String remove() { ... }
  //...省略其他方法...
}

public class LinkedList implements Iterator {
  private LinkedListNode head;
  
  public String hasNext() { ... }
  public String next() { ... }
  public String remove() { ... }
  //...省略其他方法... 
}

public class Demo {
  private static void print(Iterator iterator) {
    while (iterator.hasNext()) {
      System.out.println(iterator.next());
    }
  }
  
  public static void main(String[] args) {
    Iterator arrayIterator = new Array();
    print(arrayIterator);
    
    Iterator linkedListIterator = new LinkedList();
    print(linkedListIterator);
  }
}

Duck-Typing 语法实现

Duck-Typing
一个对象的语义，不是由继承自特定类型或者实现特定的接口，而是由“当前方法和属性的集合”决定。这个概念的名字来源于由詹姆斯·惠特科姆·莱利提出的鸭子测试，“鸭子测试”可以这样表述：

“当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么这只鸟就可以被称为鸭子。”

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class Logger:
    def record(self):
        print(“I write a log into file.”)
        
class DB:
    def record(self):
        print(“I insert data into db. ”)
        
def test(recorder):
    recorder.record()

def demo():
    logger = Logger()
    db = DB()
    test(logger)
    test(db)

说明：本文是 【 理论二：封装、抽象、继承、多态分别可以解决哪些编程问题？ | 王争·设计模式之美 | 极客时间 】 的学习总结

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