面向对象设计
软件工程第十一章面向对象设计
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01
抽象类是一种不能被实例化的 类，它只能被其他类继承。
02
抽象类可以包含抽象方法和具 体方法。抽象方法是没有具体 实现的方法，需要在继承抽象 类的子类中实现。
03
通过继承抽象类，子类可以继 承抽象类的属性和方法，并且 可以重写或实现抽象类中的方 法。
接口与抽象类的选择
在设计软件时，选择使用接口还是抽象类取决于具体需求和设计目标。
关系
关系描述了对象之间的交互和联系。 常见的关系包括关联、聚合和继承。
继承与多态的设计
继承
继承是一种实现代码重用的方式，子类可以继承父类的属性和方法，并可以扩展或覆盖它们。通过继承，可以建 立类之间的层次结构，使得代码更加清晰和易于维护。
多态
多态是指一个接口可以有多种实现方式，或者一个对象可以有多种形态。多态可以提高代码的灵活性和可扩展性， 使得程序更加易于维护和修改。
02
类与对象的设计
类的定义与属性
类的定义
类是对象的抽象，它描述了一组具有相同属性和行为的对象。类定义了对象的结构、行为和关系。
属性
属性是类中用于描述对象状态的变量。每个对象都有其自己的属性值，这些属性值决定了对象的状态 。
对象的行为与关系
行为
行为是类中定义的方法，用于描述对 象可以执行的操作。方法定义了对象 的行为和功能。
高层模块不应该依赖于低层模块，它们都应 该依赖于抽象。
面向对象设计的优势
提高代码可重用性
通过类和继承实现代码重用，减少重 复代码。
提高代码可维护性
面向对象设计使得代码结构更加清晰， 易于理解和维护。
提高开发效率
通过快速原型开发，快速构建软件系 统。
面向对象设计方法主要特征
面向对象设计方法主要特征
面向对象设计方法的主要特征包括：
1. 封装（Encapsulation）：将数据和对数据的操作封装在一起，通过定义类来实现。
类中的数据称为属性，对属性的操作称为方法。
封装可以隐藏内部实现细节，提供简化的接口，提高代码的可重用性和可维护性。
2. 继承（Inheritance）：通过继承机制，一个类可以派生出子类，子类会继承父类的属性和方法。
继承允许代码的复用，并且可以构建类的层次结构，实现抽象和特化。
3. 多态（Polymorphism）：多态是指同一个类的不同对象对同一消息采取不同的行为。
多态提供了一种灵活的方式来处理不同类型的对象，通过动态绑定实现方法的调用。
4. 抽象（Abstraction）：抽象是指忽略实现细节，关注事物的本质和共性特点。
通过抽象，可以定义出适用于多个具体类的通用类，提高代码的灵活性和可扩展性。
5. 组合（Composition）：组合是指将多个对象组合成一个更大的对象，形成部分-整体的关系。
通过组合，可以构建复杂的结构和功能。
6. 接口（Interface）：接口定义了一个类或组件对外提供的操作和属性，而不关心其具体实现。
接口可以约束不同类的行为，实现代码的解耦和可插拔性。
7. 聚合（Aggregation）：聚合是指将多个对象聚集在一起，形成所谓的整体。
聚合是一种弱关联关系，整体和部分可以分离存在。
通过运用这些特征，面向对象设计方法可以模拟现实世界中的情景和关系，使系统具有更好的可维护性、可扩展性和重用性。
面向对象23种设计模式
面向对象23种设计模式面向对象23种设计模式在面向对象的编程中，设计模式是一种解决问题的通用方案。
设计模式可以帮助开发人员在开发过程中减少代码的冗余和复杂性，并提高代码的可维护性和可重用性。
本文将介绍23种面向对象的设计模式。
1. 工厂方法模式工厂方法模式是一种创建型设计模式，它定义了一个用于创建对象的接口，但是让子类决定实例化哪个类。
在工厂方法模式中，客户端不需要知道具体的创建逻辑，只需要知道工厂类中定义的接口即可。
2. 抽象工厂模式抽象工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要指定它们的具体类。
在抽象工厂模式中，客户端不需要知道具体的创建逻辑，只需要知道工厂类中定义的接口即可。
3. 单例模式单例模式是一种创建型设计模式，它保证一个类只有一个实例，并提供一个访问该实例的全局点。
4. 原型模式原型模式是一种创建型设计模式，它允许复制或克隆一个现有的对象，而不必知道其具体实现。
5. 建造者模式建造者模式是一种创建型设计模式，它允许逐步创建复杂的对象，而不必知道其内部实现细节。
6. 适配器模式适配器模式是一种结构型设计模式，它将一个或多个不兼容的类或接口转换为客户端所需的接口。
7. 桥接模式桥接模式是一种结构型设计模式，它将抽象部分与其实现部分分离开来，以便独立地进行修改。
8. 组合模式组合模式是一种结构型设计模式，它将一组对象作为单个对象处理，以便客户端可以以相同的方式处理单个对象和组合对象。
9. 装饰器模式装饰器模式是一种结构型设计模式，它允许向现有对象添加额外的功能，同时不改变其现有的结构。
10. 外观模式外观模式是一种结构型设计模式，它为一组复杂的子系统提供了一个统一的接口，以便于客户端使用。
11. 享元模式享元模式是一种结构型设计模式，它利用共享技术来最小化内存使用，以及提高应用程序的性能。
12. 代理模式代理模式是一种结构型设计模式，它提供了一个代理对象，使得客户端可以通过代理对象间接地访问实际对象。
对面向对象程序设计的认识和理解
对面向对象程序设计的认识和理解下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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面向对象设计模型
面向对象设计模型引言面向对象设计模型是软件工程中一种常用的设计方法，通过将事物抽象为对象，然后通过对象之间的交互来解决问题。
面向对象设计模型有助于构建可维护、可重用和可扩展的软件系统。
本文将介绍面向对象设计模型的基本概念，以及如何应用它来设计高质量的软件系统。
什么是面向对象设计模型面向对象设计模型是一种软件设计方法，它将事物抽象为对象，对象之间通过消息传递来进行通信和协作。
面向对象设计模型的核心概念包括封装、继承和多态。
•封装：封装是将数据和行为组合到一个对象中，并对外部隐藏对象的内部细节。
通过封装，可以将复杂的系统拆分为多个简单的对象，每个对象只需关注自身的责任和行为。
•继承：继承是一种机制，允许在现有的类基础上创建新的类，并且继承原有类的属性和方法。
通过继承，可以实现代码的复用，减少重复编写类似的代码。
•多态：多态是指同一种方法可以根据接收到的不同对象所属的类而表现出不同的行为。
通过多态，可以提高代码的灵活性和可扩展性。
面向对象设计模型的目标是创建易于理解、可重用、可扩展和可维护的软件系统。
它强调将系统分解为小而简单的对象，每个对象都有明确的职责和行为。
通过对象之间的交互，可以实现系统的功能。
面向对象设计模型的设计原则面向对象设计模型遵循一些设计原则，这些原则有助于创建高质量的软件系统。
下面介绍几个常用的设计原则：1.单一职责原则（SRP）：一个类应该只有一个责任，在软件设计中，应该将不同的职责分离到不同的类中。
这样可以提高类的内聚性和代码的可读性。
2.开放封闭原则（OCP）：软件系统的设计应该对扩展开放，对修改关闭。
这意味着通过添加新的代码来扩展系统的功能，而不是修改已有的代码。
这样可以减少系统的风险，提高可维护性。
3.里氏替换原则（LSP）：子类型必须能够替换掉它们的父类型。
这意味着在使用继承时，子类不应该破坏父类的特性和约束。
这样可以使得系统更加灵活，可扩展。
4.接口隔离原则（ISP）：使用多个专门的接口，而不是一个总接口。
面向对象的设计建模
类
对象的抽象，具有相同属性和行为的对象 集合。
继承
子类继承父类的属性和行为，实现代码复 用。
封装
将对象的属性和行为封装在一起，隐藏对 象的内部细节。
面向对象设计建模的优点
代码复用
通过继承和多态，实现代码复 用，减少重复代码。
易于维护
对象之间相对独立，便于修改 和扩展。
易于理解
面向对象的设计建模更符合人 类的思维习惯，易于理解和维 护。
交互逻辑进行组织和管理。
05 面向对象设计建模的未来 发展
AI与机器学习在面向对象设计建模中的应用
01
自动化代码生成
利用机器学习技术，自动生成符 合面向对象设计原则的代码，提 高开发效率。
02
智能代码审查
03
智能重构工具
通过机器学习算法对代码进行审 查，检测出潜在的设计问题，提 供优化建议。
利用机器学习技术，自动识别代 码中的冗余、重复部分，并提供 重构建议。
微服务架构
将系统拆分为一系列小型、独立的服务，每 个服务负责单一功能。
事件驱动架构
系统中的事件触发其他组件或服务的响应。
容器化与云原生架构
利用容器技术实现应用的快速部署和管理。
04 面向对象设计建模的案例 分析
案例一：电子商务网站的设计建模
总结词
复杂度高，涉及多个实体和交互
详细描述
电子商务网站涉及商品、用户、订单等多个 实体，以及用户浏览、购物车、支付等交互 流程，需要使用面向对象设计建模来构建复 杂的关系和功能。
强大的扩展性
通过类和接口的继承和实现， 可以方便地扩展系统功能。
面向对象设计建模的适用场景
系统复杂度高
当系统复杂度较高时，使用面向 对象设计建模可以更好地组织和 管理代码。
面向对象设计的23个设计模式详解
面向对象设计的23个设计模式详解面向对象设计是一种广泛应用于软件开发的思想，其核心在于将数据和操作封装在一起形成对象，并通过各种方式进行交互和组合，从而实现复杂的功能。
在这一过程中，设计模式起到了非常重要的作用，可以有效地提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。
本文将对23种常见的设计模式进行详解。
一、创建型模式1.简单工厂模式简单工厂模式属于创建型模式，其目的是提供一个工厂类，使得创建对象的过程更加简单。
在这种模式中，使用者只需要提供所需对象的参数，而无需关心对象的具体实现细节。
简单工厂模式适合于对象创建过程较为简单的情况。
2.工厂方法模式工厂方法模式是简单工厂模式的进一步扩展，其核心在于将工厂类进行接口抽象化，使得不同的工厂类可以创建不同的对象实例。
工厂方法模式适合于对象创建过程较为复杂的情况。
它可以为工厂类添加新的产品类型，而不会影响原有的代码。
3.抽象工厂模式抽象工厂模式是工厂方法模式的进一步扩展，其目的是提供一个可以创建一系列相关或者独立的对象的接口。
在抽象工厂模式中，使用者只需要关心所需对象组合的类型，而无需关注对象的具体实现过程。
4.建造者模式建造者模式也是一种创建型模式，其目的在于将复杂对象分解为多个简单的部分，并将其组装起来形成复杂对象实例。
在建造者模式中，使用者只需要关注所需对象以及它们的组合方式，而无需关心对象的具体实现过程。
5.原型模式原型模式是一种基于克隆的创建型模式，其核心在于通过复制现有的对象实例来创建新的对象。
在原型模式中，对象实例的创建过程与对象所包含的状态密切相关。
原型模式适合于创建复杂对象实例，且这些对象实例之间是相对独立的情况。
二、结构型模式6.适配器模式适配器模式是一种结构型模式，其目的在于将一个类的接口转换为另一个类所能使用的接口。
在适配器模式中，使用者可以通过不同的适配器实现对象之间的互相调用。
7.桥接模式桥接模式是一种结构型模式，其目的在于将抽象部分与实现部分相互分离，从而使得两者可以独立变化。
面向对象设计
面向对象设计面向对象设计（Object-oriented design，简称OOD）是一种软件设计方法，强调将现实世界中的事物抽象成对象并建立对象间的关系来解决问题。
面向对象设计是面向对象编程（OOP）的基础，它通过封装、继承和多态等机制，提供了一种灵活、可扩展和易于维护的软件设计方法。
面向对象设计的基本原则是封装、继承和多态。
封装将数据和操作封装在一个对象中，通过接口暴露对象的行为，隐藏内部实现细节。
继承通过派生新的类扩展或修改现有类的功能，提高代码的复用性和扩展性。
多态通过定义一组相同的接口，不同的对象可以根据自身的类型实现不同的行为，提高代码的灵活性和扩展性。
在面向对象设计中，首先要分析问题，确定问题空间中的对象及其关系。
然后，根据对象的属性和行为，设计对象的类。
类是对象的抽象，包含了对象的属性和方法。
接着，定义对象间的交互方式和协作关系，包括对象之间的消息传递和方法调用。
最后，实现类的具体代码，通过创建对象、调用对象的方法来解决问题。
面向对象设计有许多优点。
首先，它提供了一种自然的方式来描述问题空间，使得软件设计更加直观和易于理解。
其次，面向对象设计具有高内聚、低耦合的特点，可以减少软件的复杂性，提高代码的可维护性和可扩展性。
此外，面向对象设计也能够提高代码的重用性，通过继承和多态的机制，可以更好地复用已有的代码。
然而，面向对象设计也存在一些挑战。
首先，面向对象设计需要进行全局的系统分析和设计，涉及多个对象和类的交互，需要耗费大量的时间和精力。
其次，面向对象设计需要合理地划分对象和类的职责，避免出现职责不清晰和耦合度过高的情况。
最后，面向对象设计需要谨慎地选择继承和多态的使用方式，以避免出现冗余的代码和复杂的继承关系。
综上所述，面向对象设计是一种强调对象和类的关系和交互的软件设计方法，通过封装、继承和多态等机制，提供了一种灵活、可扩展和易于维护的软件设计方法。
面向对象设计能够提高代码的可维护性、可扩展性和重用性，但也需要进行全局的系统分析和设计，并且需要合理地划分职责和选择继承和多态的使用方式。
面向对象设计
面向对象设计面向对象设计是一种软件设计方法，它将概念和实体划分为对象，并定义它们之间的关系和交互方式。
本文将探讨面向对象设计的基本概念、原则以及一些常用的设计模式。
一、面向对象设计的基本概念面向对象设计将现实世界中的事物抽象成对象，每个对象具有属性和行为。
对象通过消息传递来进行交互，通过封装、继承和多态性来实现代码的模块化和可重用性。
封装：封装是将数据和操作数据的方法包装在一起，通过隐藏内部实现细节，提供对外的接口，起到保护数据的作用。
封装可以使代码更加安全和可靠。
继承：继承是指一个类可以继承另一个类的属性和方法，从而减少代码的重复性。
继承可以实现代码的复用和扩展。
多态性：多态性是指同一个行为在不同对象上具有不同的表现形式。
通过多态性，可以灵活地改变对象的行为，提高代码的灵活性和可扩展性。
二、面向对象设计的原则1. 单一职责原则（SRP）：一个类应该只有一个引起变化的原因。
每个类应该只负责一项职责，这样可以使代码更加清晰和易于维护。
2. 开放封闭原则（OCP）：软件实体应该是可扩展的，但不可修改的。
当需要改变一个软件实体的行为时，应该尽量通过扩展而不是修改来实现。
3. 里氏替换原则（LSP）：子类型必须能够替换父类型，而不会影响程序的正确性。
任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。
4. 接口隔离原则（ISP）：客户端不应该依赖它不需要的接口。
一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上，以减少类之间的耦合度。
5. 依赖倒置原则（DIP）：高层模块不应该依赖于低层模块，二者应该依赖于抽象。
抽象不应该依赖于细节，而细节应该依赖于抽象。
三、常用的设计模式1. 工厂模式（Factory Pattern）：用于创建对象的模式，将对象的创建过程封装在一个工厂类中，以便在需要时动态创建对象。
2. 单例模式（Singleton Pattern）：保证一个类只有一个实例，并提供全局访问点。
常用于数据库连接、日志记录等需要全局唯一实例的场景。
面向对象设计知识点
面向对象设计知识点面向对象设计（Object-Oriented Design，简称OOD）是软件工程领域中的重要概念，它是一种以对象为基本构建单元的设计方法。
对象是由数据属性（属性）和操作方法（方法）组成的封装体，通过类的定义来创建对象。
面向对象设计具有灵活、模块化、易维护等优点，被广泛应用于各种软件系统开发场景。
本文将介绍面向对象设计中的一些重要知识点，包括封装、继承、多态和抽象等。
一、封装封装是面向对象设计的核心概念之一，它将数据和行为封装在一个对象内部，对象对外部隐藏了具体的实现细节，只暴露出一组接口供其他对象使用。
封装可以有效地保护对象的数据，提高了代码的可维护性和可重用性。
在封装中，我们需要关注以下几点：1. 数据隐藏：将对象的数据设置为私有(private)属性，通过公有(public)方法来获取和修改数据，确保对象数据的访问受到限制。
2. 隐藏实现细节：对象应该将内部的实现细节隐藏起来，只提供有限的接口给外部使用，这样可以避免外部对对象的依赖，同时也方便后续对实现进行修改和优化。
二、继承继承是面向对象设计中实现代码重用的一种方式。
通过继承，一个类可以继承另一个类的属性和方法，并在此基础上进行扩展或修改。
被继承的类称为父类或基类，继承的类称为子类或派生类。
继承有以下特点：1. 单继承和多继承：单继承表示一个子类只能继承自一个父类，而多继承允许一个子类同时继承自多个父类。
2. 继承关系：子类继承了父类的属性和方法，并可以添加新的属性和方法或覆盖父类的方法。
3. 代码复用：继承可以避免重复编写相同的代码，提高代码的可维护性和可读性。
三、多态多态是面向对象设计的重要特性，它允许子类对象对父类的方法进行不同的实现。
多态性使得我们可以通过父类引用指向不同子类的对象，并根据实际的子类类型来调用相应的方法。
多态性的特点包括：1. 重写（覆盖）：子类可以重写父类的方法，实现自己的特定逻辑。
2. 动态绑定：运行时根据对象的实际类型来动态地调用方法，而不是根据引用类型来确定调用哪个方法。
面向对象分析与设计
面向对象分析与设计面向对象分析与设计（Object-oriented analysis and design）是软件工程领域中的一种方法论，用于解决软件系统开发过程中的问题和需求。
本文将对面向对象分析与设计的基本概念、流程和常用方法进行介绍，并附带答案和解析。
第一部分：面向对象分析（Object-oriented analysis）面向对象分析是软件开发过程中的第一步，旨在理解问题域并建立领域模型。
面向对象分析有以下几个重要概念：1. 对象（Object）：对象是系统中的一个实体，包含数据和方法。
对象可以是具体的实物、虚拟的概念或一组相关的数据和行为。
2. 类（Class）：类是一种抽象的定义，描述了一组具有相同特征和行为的对象。
3. 属性（Attribute）：属性是对象的特征，用于描述对象的状态。
4. 方法（Method）：方法是对象的行为，用于描述对象可以执行的操作。
面向对象分析的主要流程包括以下步骤：1. 需求收集：收集系统的需求，与利益相关者沟通，了解系统的功能和性能要求。
2. 领域建模：对现实世界的问题域进行抽象和建模，识别出系统中的对象和它们之间的关系。
3. 需求分析与规约：通过使用用例、活动图和状态图等工具对需求进行分析和规约，明确功能和交互细节。
4. 领域模型验证：与利益相关者验证领域模型的准确性和实用性，确保模型能够满足系统需求。
第二部分：面向对象设计（Object-oriented design）面向对象设计是在面向对象分析的基础上，进一步细化领域模型，为系统的实现提供指导。
面向对象设计有以下几个常用方法：1. 类图（Class diagram）：类图用于展示类、属性和方法之间的关系。
类图包括类的名称、属性和方法，并通过关联、继承和聚合等关系展示类之间的联系。
2. 对象图（Object diagram）：对象图用于展示类的实例和对象之间的关系。
对象图是类图的实例化表示，展示了系统在某一时刻的对象及其特定的属性值。
面向对象分析与设计
面向对象分析与设计面向对象分析与设计（Object-Oriented Analysis and Design，OOAD）是一种在软件工程中常用的方法论，它以面向对象的思维方式来进行软件系统的分析和设计。
本文将对面向对象分析与设计的概念、主要步骤和设计原则进行详细介绍。
一、概念面向对象分析与设计是一种将实际问题抽象为对象和类的方法。
它将问题空间中的实体、行为和关系转化为软件系统中的对象、方法和类，并且通过封装、继承和多态等机制来实现软件系统的模块化和可维护性。
二、主要步骤1. 需求分析：通过与用户沟通，获取系统需求，并将需求转化为用例模型或用户故事。
在需求分析阶段，可以使用用例图、活动图等工具来描述系统的功能和用户的交互过程。
2. 领域建模：通过分析问题领域中的实体、行为和关系，构建领域模型。
领域模型可使用类图、状态图等工具来表示，它可以帮助开发团队更好地理解和把握系统的核心概念。
3. 概念架构设计：根据需求和领域模型，设计概念架构，也称为系统架构。
概念架构是一个逻辑上的模型，它描述了系统的整体结构和各个模块之间的关系。
常见的概念架构模式有层次结构、客户-服务器和发布-订阅等。
4. 详细设计：在概念架构的基础上，对系统进行详细设计。
详细设计包括定义类的具体属性和方法、设计模块之间的接口和通信方式等。
可以使用类图、时序图等工具来进行详细设计。
5. 编码和测试：根据详细设计文档进行编码，并编写对应的单元测试和集成测试。
编码应遵循面向对象的编程原则，例如封装、继承和多态等。
测试阶段需要验证代码的正确性和功能完整性。
三、设计原则1. 单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）：一个类应该只有一个引起它变化的原因。
这样可以降低类的复杂度，提高代码的可维护性。
2. 开闭原则（Open-Closed Principle，OCP）：软件实体应该对扩展开放，对修改封闭。
通过使用抽象和接口，可以实现系统的可扩展性，而不需要修改已有的代码。
面向对象程序设计的优点及应用
面向对象程序设计的优点及应用一、引言面向对象程序设计是一种软件开发方法论，它把问题看作一个对象或者几个对象的集合，而不是一串命令的集合。
本文将会探讨面向对象程序设计的优点，以及它在软件开发中的应用。
二、面向对象程序设计的优点面向对象程序设计有很多优点，以下是一些常见的优点：1. 可重用性：面向对象程序设计中，一个对象可以被多个程序重用。
这可以节省程序开发的时间和成本，增加软件的可维护性。
2. 灵活性：面向对象程序设计可以很灵活地应对变化。
设计良好的程序可以在不改变原有代码的情况下添加新的功能。
3. 可扩展性：面向对象程序设计在设计之初就考虑到了软件的扩展性。
这使得程序可以很容易地扩展，以满足不同的需求。
4. 可维护性：面向对象程序设计具有很好的可维护性。
当需要对程序进行维护时，开发人员可以很容易地理解和修改程序的逻辑。
5. 效率：面向对象程序设计可以提高程序的效率。
因为程序中每个对象都可以被视为一个独立的模块，这使得程序容易并行化和优化。
三、面向对象程序设计的应用面向对象程序设计已经成为现代软件开发的标准方法之一。
以下是一些常见的面向对象程序设计应用：1. 游戏开发：游戏是一个很适合使用面向对象程序设计的领域。
每个游戏物体都可以被看做一个对象，而游戏的各种功能可以看做是对象之间的相互作用。
2. 图形界面开发：图形界面开发中，各种窗口、按钮、文本框等控件可以被看做对象。
这些对象之间的相互作用可以很好地使用面向对象程序设计来实现。
3. 数据库开发：面向对象程序设计也可以用于数据库开发。
数据库中的数据实体可以看做是一个个对象，对象之间的关系可以通过继承和多态性来实现。
4. 机器人控制：机器人控制中，机器人的各种传感器和执行器可以看做是一个个对象，这些对象之间的相互作用可以很好地使用面向对象程序设计来实现。
5. Web开发：Web开发中，各种网页元素可以看做是一个个对象。
面向对象程序设计可以很好地解决Web开发中的一些常见问题，如安全性、可维护性和可扩展性等。
典型的面向对象程序设计语言
典型的面向对象程序设计语言1.引言1.1 概述面向对象程序设计语言是一种以对象为基本单位的程序设计范式，它通过将现实世界中的实体和其对应的行为抽象为对象，并通过对象之间的交互和消息传递来实现程序功能。
与传统的过程式程序设计语言相比，面向对象程序设计语言具有许多优势，包括代码的重用性、可维护性、扩展性和灵活性。
在面向对象程序设计语言中，对象是程序的基本构造单元，它封装了数据和行为，并通过方法暴露对外的接口。
这种将数据和行为封装在一起的方式使得对象可以自主地处理自己的数据，并根据需要与其他对象进行交互。
通过对象之间的交互，程序可以更加模块化，具有更好的灵活性和可重用性。
典型的面向对象程序设计语言包括Java、C++和Python等。
这些语言都支持面向对象的编程范式，并且提供了丰富的语法和特性来支持对象的创建、继承、多态等概念。
其中，Java是一种广泛应用于企业级开发的面向对象编程语言，它具有强大的平台无关性和丰富的类库支持。
C++是一种具有高性能和灵活性的面向对象编程语言，它可以直接操作内存并提供了强大的模板机制。
Python是一种简洁、易学且功能强大的面向对象编程语言，它具有简单易用的语法和丰富的库支持。
总而言之，面向对象程序设计语言在软件开发领域具有广泛的应用和重要性。
它以对象为中心，提供了一种更加模块化、可重用和可维护的程序设计方式。
随着技术的不断发展，面向对象程序设计语言也在不断演化和进步，我们可以期待它们在未来的发展中更加成熟和强大。
1.2 文章结构本文将分为以下几个部分来介绍典型的面向对象程序设计语言。
第一部分是引言部分，包括概述、文章结构和目的。
在概述中，将对面向对象程序设计语言进行简要介绍，指出其在现代软件开发中的重要性。
文章结构部分将对本文的整体结构进行说明，以帮助读者更好地理解文章内容。
目的部分将明确本文的撰写目的，即通过介绍典型的面向对象程序设计语言，使读者对其特点和应用有更深入的了解。
8面向对象设计
17
分层体系结构
18
模型／视图／控制器结构（MVC)
• 模型/视图/控制器结构（Model/View/Controller Architecture）
– 该结构是为同样的数据提供多个视图的应用程序而设计 的，它将交互系统的组成(子系统）分解成模型、视图、 控制器三种部件。
20
客户机／服务器结构
• 客户机／服务器结构（ Client/Server Architecture ）
– 在客户机／服务器体系结构中，作为服务器的子 系统为其他 客户机的子系统提供服务，作为客户 机的子系统负责与用户的交互。
• 瘦客户机模型
– 所有的应用处理和数据管理都是在服务器上执 行，客户机只是负责数据表示部分。 – 由于繁重的处理负荷全部集中在服务器和网络 21 上，有可能造成性能上的问题。
客户机／服务器结构
• 胖客户机模型
– 服务器只负责对数据的管理，客户机上的软件实 现应用逻辑与用户的交互。 – 系统管理更加复杂，因为应用程序的改变必须在 客户机上重 新安装。
• 三层的客户机／服务器体系结构
22
问题
• 银行ATM系统的体系结构是什么？它的优点 缺点是什么？ • 网站的体系结构是什么？它的优点缺点是什 么？
• 常见的模块层次
8
设计原则如何将系统分解为子系统
9
设计原则如何将系统分解为子系统
• 耦合（ Coupling ）
– 耦合表示两个子系统（或类）之间的关联程度。 – 当一个子系统（或类）发生变化时对另一个子系统（或 类） 的影响很小，则称它们是松散耦合的；反之，如果 变化的影响很大时，则称它们是紧密耦合的。
面向对象设计方法
面向对象设计方法
面向对象设计方法是一种用于创建和组织对象的方法论。
它基于面向对象编程的原则和思想，并结合了一些实践中的经验和最佳实践。
面向对象设计方法通常包括以下几个步骤：
1. 分析需求：明确系统的需求，并将其分解成不同的对象和功能。
2. 确定对象：识别出系统中的各个对象，并定义它们的属性和行为。
3. 建立类和对象关系：根据对象之间的关系，设计类和类之间的关系（如继承、组合、关联等）。
4. 设计接口：定义每个对象的公共接口，明确每个对象的职责。
5. 实现对象：基于对象的设计，创建和实现每个对象的代码。
6. 测试和调试：对每个对象进行单元测试和集成测试，确保其功能和交互正常。
7. 优化和重构：根据实际情况对设计进行优化和重构，以提高系统的性能和可维护性。
在面向对象设计方法中，关注点主要集中在对象的抽象、封装、继承和多态等概念上。
通过将系统划分为独立的对象，每个对象负责一部分功能，实现了系统的模块化和可重用性。
同时，通过类和对象之间的关系，可以建立起一种灵活而高效的系统架构。
总的来说，面向对象设计方法是一种以对象为中心的系统设计方法，它通过对象的分解、组合和关联等方式，将系统的复杂性进行有效的管理，从而实现可扩展、可重用和可维护的软件系统。
面向对象分析与设计
提高软件的可维护 性和可扩展性
面向对象分析与设计的基本原则
面向对象分析与设计遵循一些基本原则，比如封 装性、继承性、多态性和抽象性。封装性指隐藏 对象的内部细节，仅暴露有限的接口；继承性允 许子类继承父类的属性和方法；多态性允许同一 方法在不同对象上有不同行为；抽象性帮助提取
对象的共性特征，形成抽象类或接口。
观察者模式
概念
定义对象间的一种一对多的依赖关系
特点
主体对象状态改变时，依赖对象会自动更新
应用场景
当一个对象的改变需要同时改变其他对象，并且不知道具体有多少对象需要改变时
模板方法模式
模板方法模式是一种行为型设计模式，定义了一个算法的骨 架，允许子类为一个或多个步骤提供实现。这种模式在父类
中定义算法的步骤，而将一些实现延迟到子类。
设计模式应用
选择合适模式
根据实际情况选择 合适的设计模式
灵活性提升
通过设计模式提高 系统的灵活性和可
扩展性
●04 第四章 面向对象编程语言
Java
支持类
Java拥有丰富的类库，方便开发人员使用
继承
允许一个类继承另一个类的属性和方法
封装
将数据和方法封装在类中，提高安全性和模块性
C++
C++是一种多范式编程语言，支持过程化编程、 面向对象编程和泛型编程。它是继C语言后，一种
Eclipse IDE
集成开发环境
Visual Studio
强大的开发工具
IntelliJ IDEA
智能IDE
协作工具
Git版本控制
代码管理利器
JIRA项目管理
项目跟踪与管理
Confluence团队协 作
面向对象设计的方法
面向对象设计的方法
面向对象设计是一种软件设计方法，通过将系统分解为一组对象，并定义它们的属性和方法来描述系统的行为。
以下是一些常用的面向对象设计方法：
1. 抽象：抽象是面向对象设计的核心概念之一。
通过抽象，我们可以将一个对象的共性特征提取出来，形成一个抽象类或接口，用于描述一组具有相似功能的对象。
2. 封装：封装指的是将数据和对数据的操作封装在一个对象中，只对外提供有限的接口来访问和操作数据。
封装可以隐藏对象内部的实现细节，提供更安全和可靠的使用方式。
3. 继承：继承是面向对象编程中的一种机制，通过继承可以在已有类的基础上定义一个新类，新类可以继承并重用父类的属性和方法。
继承可以提高代码的复用性，并且可以实现多态性。
4. 多态：多态是指同一种操作作用于不同的对象，可以有不同的解释和实现。
在面向对象设计中，多态性可以通过继承和接口实现。
多态能够提高代码的灵活性和可扩展性。
5. 关联关系：关联关系用于描述对象之间的联系。
常见的关联关系有聚合关系和组合关系。
聚合关系表示整体和部分之间的关系，整体对象包含部分对象但部
分对象可以独立存在；组合关系表示整体对象包含部分对象，部分对象无法独立存在。
6. 接口：接口是一种抽象的数据类型，它定义了一组方法的规范，而不需要给出具体的实现。
接口可以被多个类实现，通过接口可以实现对象的多态性和松耦合。
以上是一些常见的面向对象设计方法，它们可以帮助开发人员以模块化、灵活和可扩展的方式设计和构建软件系统。
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面向对象设计
三、软件类设计 （六）设计构件图 （七）设计部署图 （八）用户界面设计、数据库设计的集成
结构化方法进行应用程序体系结构设计时，重点关注的是模块本身，在讨论用OO方法进行 设计类的设计也和结构化方法一样，并没有过多地考虑用户界面的设计、数据库的设计对 设计类的影响。
面向对象设计
四、面向对象设计原则
面向对象设计
二、信息系统体系结构设计
（一）客户机/服务器体系结构
C/S系统结构是由三部分组成：服务器平台、客户机、中间件。 客户机的任务是：管理用户界面（I/O），接受用户的数据和处理请求（I），
处理应用程序（Logic），产生对数据的请求（I），向数据库服务器发请求（I）， 接受服务器返回的结果（O），以用户需要的格式输出结果（O）。
面向对象设计
三、软件类设计 （四）设计类图
设计类图的一个基本思想是将类模型层次化，形成类的类型体系结构。
用户界面类
系
统
业务/领域类
类
持久类
持久存储
面向对象设计
三、软件类设计 （五）设计包图
包（Package）是UML系统模型的基本组织元素或者说包是模型元素的组合。可以将整个 系统说明想像为含有所有系统元素的包，包括其他的包、模型 、图表和元素。每个元素 只属于一个包，一个包又可以嵌入另一个包中。
一、面向对象设计概述 （二）高层架构设计
高层构架设计的目的是开发系统的结构，它从对象设计模型中的四个部分，即问题领域 部分、人机交互部分、任务管理部分和数据管理部分入手，对应用系统的总体构架进行构 造。
面向对象设计
一、面向对象设计概述 （三）类设计
必须完成以下事情： 完整的属性集合，包括详细说明的名称、类型、可见性和一些默认值。 将分析类指定的操作转化成一个或多个方法的完整集合。在此，方法就是一个被完整 说明的、可以用源代码实现的功能。
1．单一职责原则（Single Responsibility Principle ,SRP） 2．开放-封闭原则（Open –Closed Principle, OCP） 3．Liskov替换原则（Liskov Substitution Principle, LSP） 4．合成复用原则（Composite Reuse Principle, CRP） 5．依赖倒置原则（The Dependency Inversion Principle, DIP） 6．接口隔离原则（Interface Segregation Principle, ISP） 7．迪米特法则（Law of Demeter, LoD）
面向对象设计
三、软件类设计 （一）面向对象程序的工作原理
第一个原理称为封装，其基本思想是对象封装了该对象实例所需的所有数据、对象类作 业对象的模板封装了对象的程序逻辑。
第二个原理称为信息隐蔽，面向对象方法中信息隐蔽与封装密切相关，其基本思想是 属于一个对象的数据不为系统中的其他对象所见。
面向对象设计
面向对象设计
二、信息系统体系结构设计
信息系统体系结构（Information System Architecture）是指计算机信息系统系统各个组成 部分之间的相互关系，它是硬件、软件、算法和语言的综合性概念。具体地说，就是指软 件、硬件功能分配以及界面的确定。
信息系统体系结构面向对象设计（OOD）的目标
提高生产效率 提高质量 加强可维护性
面向对象设计
三、软件类设计 （三）OOD的基本任务
OOD的任务是：在OOA模型的基础上补充某些细节详细设计；软件体系结构设计；界面设计（人机交 互部件）、数据接口设计。 OOD阶段需要建立的模型包括： 设计类图。是对类图的扩展，增加了属性和方法细节。 包图。用于标识一个完整系统的主要部分。 构件图。表示构件及其之间是如何相互关联的。 配置图。表示结点以及结点之间是如何相互关联的。结点是构件所运行的位置。
管理信息 系统
服务器和任务是：接受客户机发出的请求，处理对数据库的请求，将处理结 果传给发出请求的客户机，进行数据完整性检查，维护数据字典、索引和其他附加 数据，处理数据恢复，查询/更新的优化处理。
面向对象设计
二、信息系统体系结构设计
（二）浏览器/服务器体系结构
三层结构为：客户机、应用服务器和数据库服务器。
三层结构的优点是： 使客户端人机界面部分的程序开发工作得以简化。 中间业务逻辑层包含了大量的供客户端程序调用的业务逻辑规则，以帮助其完成业务操作。 数据服务层主要提供对数据库进行各种操作的方法。 系统的安全性得以提高。 便于进行事务管理。
管理信息 系统
面向对象设计
一、面向对象设计概述 （一）面向对象设计模型
面向对象设计的任务可用Coad 和Yourdon提出的面向对象设计模型表示，该模型由四个 部分和五个层次组成，其中四个部分是问题领域、人-机交互、任务管理和数据管理；五 个层次是主题层、对象层、结构层、属性层和服务层。
面向对象设计