面向对象技术发展

面向对象的建模的出现并不能算是一场计算革命。更恰当地讲，它是面向过程和严格数据驱动的软件开发方法的渐进演变结果。软件开发的新方法受到来自两个方面的推动：编程语言的发展和日趋复杂的问题域的需求驱动。尽管在实际中分析和设计在编程阶段之前进行，但从发展历史看却是编程语言的革新带来设计和分析技术的改变。同样，语言的演变也是对计算机体系的增强和需求的日益复杂的自然响应。
诸如“对象”和“对象的属性”这样的概念，可以一直追溯到1950年代初。它们首先出现于关于人工智能的早期著作中。然而，OO的实际发展却是始于1966年 (当年文化大革命在中国爆发) 。 当时Kisten Nygaard和Ole-Johan Dahl开发了具有更高级抽象机制的Simula语言。Simula提供了比子程序更高一级的抽象和封装；为仿真一个实际问题，引入了数据抽象和类的概念。 大约在同一时期，Alan Kay正在尤他大学的一台个人计算机上努力工作，他希望能在其上实现图形化和模拟仿真。尽管由于软硬件的限制，Kay的尝试没有成功，但他的这些想法并没有丢失。70年代初期，他加入了Palo Alto研究中心(PARC)，再次将这些想法付诸实施。
面向对象的软件开发
来源：IT网络学院 2003年5月9日23:24
1 历史回顾
针对日趋复杂的软件需求的挑战，软件业界发展出了面向对象(OO)的软件开发模式。目前作为针对“软件危机”的最佳对策，OO技术已经引起人们的普遍关注。最初被多数人看作只是一种不切实际的方法和满足一时好奇心的研究，现在得到了人们近乎狂热的欢迎。许多编程语言都推出了支持面向对象的新版本。大量的面向对象的开发方法被提出来。关于OO的会议、学术研讨班和课程极受欢迎。无数专业的学术期刊都为这一话题开辟了专门的版面。一些软件开发合同甚至也指明了必须使用OO的技术和语言。面向对象的软件开发对于90年代，就向是结构化的软件开发对于70年代那样让人着迷，而且OO的发展势头还在日益加速。
这些新的OO的技术实际上是结构化和数据库方法的融合。OO的方法中，小范围内对面向数据流的关注，如偶合和聚合，也是很重要的。同样，对象内部的行为最终也需要面向过程的设计方法。数据库技术中的实体-关系（ER图）的数据建模思想也在 OO的方法中得以体现。
计算机硬件体系结构的进步，性能价格比的提高和硬件设计中对象概念的引入都对OO的发展产生了一定的影响。OO的程序通常要更加频繁地访问内存，需要更高的处理速度。他们需要并且也正在利用强大的计算机硬件功能。哲学和认知科学的层次和分类理论也促进了OO的产生和发展。最后，计算机系统不断增长的规模、复杂度和分布性都对OO技术起了或多或少的推动作用。
面向对象也被扩充应用于软件生命周期的各个阶段---从分析到编码。而且，面向对象的方法自然而然地支持快速原型法和RAD(Rapid Application Development)。面向对象开发的使用鼓励重用，不仅软件的重用，还包括分析、设计的模型的重用。更进一步，OO技术还方便了软件的互换性，即，网络中一个节点上应用能够利用另一个节点上的资源。面向对象的开发还支持并发、层次和复杂等一些在目前的软件系统中常见的现象。今天我们常常会需要建造一些软件系统----不止是一黑盒应用。这些复杂系统通常包含由多个子系统组成的层次结构。面向对象的开发支持开放系统的建设；利用不同的应用来进行软件集成有了更大的柔性。最后，面向对象开发的使用可以减小开发复杂系统所面临的危险，主要是因为系统集成遍布软件生命周期的各个阶段。
2 动因
为什么面向对象运动发展到了现在这样火暴的程度？部分是源于人们长久以来的一个希望：人们希望它，象以前其他的软件开发技术一样，能够满足软件开发对于生产效率、可靠性、易维护性、易管理等方面的更高、更快、更强的迫切需求。除此之外，还有许多原因都促使了它的流行。
面向对象的开发强调从问题域的概念到软件程序和界面的直接映射；心理学的研究也表明，把客观世界看成是许多对象更接近人类的自然思维方式。对象比函数更为稳定；软件需求的变动往往是功能相关的变动，而其功能的执行者----对象----通常不会有大的变动。另外，面向对象的开发也支持、鼓励软件工程实践中的信息隐藏、数据抽象和封装。在一个对象内部的修改被局部隔离。面向对象开发的软件易于修改、扩充和维护。
因为影响OO发展的因素很多，OO技术本身还未成熟，所以在思想和术语上有很多不同的提法。所有的OO语言并非生而平等，他们在术语、概念的运用上也各不相同。尽管也存在统一的趋势，但就如何进行面向对象的分析、设计而言还没有完全达成共识，更没有统一的符号来描述这些活动。（说明：UML正在朝这方向努力） 但是，OO的开发已经在以下领域被证明是成功的：空中交通管理、动画设计、银行、商业数据处理、命令和控制系统、CAD、CIM、数据库、专家系统、图象识别、数学分析、音乐合成、操作系统、过程控制、空间站软件、机器人、远程通讯、界面设计和VLSI设计。毫无疑问，OO技术的应用已经成为软件工业发展的主流。
过程化编程模式： 参数输入----- | 代 码 | ------结果输出
为实现某个功能，参数被传入某个处理过程，最后传回计算结果。
| 对象------ 数据结构 面向对象编程模式：
界面 | 对象------ 和
| 对象------ 操作
OOP中，功能是通过与对象的通讯获得的。对象可以被定义为一个封装了状态和行为的实体；或者说是数据结构（或属性）和操作。状态实际上是为执行行为而必须存于对象之中的数据、信息。对象的界面，也可称之为协议，是一组对象能够响应的消息的集合。 消息是对象通讯的方式，因而也是获得功能的方式。对象受到发给他的消息后，或者执行一个内部操作（有时成为方法或过程），或者再去调用其他对象的操作。所有对象都是类的实例。类是具有相同特点的对象的集合，或者也可以说，类是可用于产生对象的一个模版。对象响应一个消息而调用的方法，由接受该消息的对象自己决定。 类可以以一种层次结构来安排。在这个层次结构中，子类可以从比他高的超类中继承得到状态和方法。当对象接收到一个消息后，寻找相应的方法的过程将在从该对象的类开始，并在该类所处的层次结构中展开，最后，直到找着该方法，或者什么也没找到（将会报错）。在某些语言中，一个给定的类可以从不止一个超类中继承，称之为多继承。如果采用动态联编，继承就导致了多态性。多态性描述的是如下现象：如果几个子类都重新定义了超类的某个函数（都用相同的函数名），当消息被发送到一个子类对象时，在执行时该消息会由于子类确定的不同而被解释为不同的操作。 方法也可以被包括在超类的界面中被子类继承，而实际上并不去真正定义他。这样的超类也叫抽象类。抽象类不能被实例化，因此也就只能被用于产生子类。
影响OO产生的诸多因素中，最重要的可能要算是编程方法的进步了。在过去的几十年中，编程语言中对抽象机制的支持已经发展到了一个较高的水平。这种抽象的进化从地址（机器语言）到名字（汇编语言），到表达式（第一代高级语言，如Fortran）,到控制（第二代高级语言，如Cobol），到过程和函数（第二代和早期第三代高级语言，如Pascal）,到模块和数据(晚期第三代高级语言，如modula),最后到对象（基于对象和面向对象的语言）。Smalltalk和其他面向对象语言的发展使得新的分析和设计的技术的实现成为可能。
在PARC,他所在的研究小组坚信计算机技术是改善人与人、人与机器之间通讯渠道的关键。在这信念的支持下，并吸取了Simula的类的概念，他们开发出Smalltalk语言；1972年PARC发布了Smalltalk的第一个版本。大约在此时，“面向对象”这一术语正式确定。Smalltalk被认为是第一个真正面向对象的语言。 Smalltalk 的目标是为了使软件设计能够以尽可能自动化的单元来进行。在Smalltalk中一切都是对象-----即某个类的实例。最初的Smalltalk的世界中，对象与名词紧紧相连。Smalltalk还支持一个高度交互式的开发环境和原型方法。这一原创性的工作开始并未发表，只是视为带浓厚试验性质的学术兴趣而已。
<2> 语言
面向对象的语言包含4个基本的分支：
1 基于Smalltalk的; 包括smalltalk的5个版本，以Smalltalk-80为代表。
2 基于C的; 包括 objective-C, C++, Java
3 基于LISP的; 包括 Flavors, XLISP, LOOPS, CLOS
4 基于PASCAL的。包括 Object Pascal, Turbo Pascal, Eiffel, Ada 95
Simula实际上是所有这些语言的老祖宗。在这些OO语言中，术语的命名和支持OO的能力都有不同程度的差别。 尽管Smalltalk-80不支持多继承，它仍被认为是最面向对象的语言(the truest OO language)。
Smalltalk-80是PARC的一系列Smalltalk版本的总结，发布于1981年。1981年8月的<<BYTE>>杂志公布了Smalltalk开发组的重要结果。在这期杂志的封面图上，一个热气球正从一个孤岛上冉冉升起来，标志着PARC的面向对象思想的启航。该是向软件开发界公开发表的时候了。起初，影响只是渐进式的，但很快就跃升到火爆的程度。热气球确实启航了，而且影响深远。早期Smalltalk关于开发环境的研究导致了后来的一系列进展：窗口（window），图标（icon）,鼠标(mouse)和下拉式window环境。Smalltalk语言还影响了８０年代早期和中期的面向对象的语言，如：Object-C(1986), C++(1986), Self(1987),Eiffl(1987),Flavors(1986). 面向对象的应用领域也被进一步拓宽。对象不再仅仅与名词相联系，还包括事件和过程。1980 Grady Booch首先提出面向对象设计（OOD）的概念。然后其他人紧随其后，面向对象分析的技术开始公开发表。1985年，第一个商用面向对象数据库问世。1990年代以来，面向对象的分析、测试、度量和管理等研究都得到长足发展。目前对象技术的前沿课题包括设计模式(design patterns)、分布式对象系统和基于网络的对象应用等。