面向对象分析与设计概念与原则

OOA/D

面向对象：

封装变化之物

针对接口编码，而不是对实现

应用程序中的每一个类只有一个改变的理由

类是关于行为与功能的

目的：使用已被证实的OO设计原则形成更可维护、更具灵活性以及更易扩展的软件

一、面向对象基本概念

1.1）对象

对象是要进行研究的任何事物。

是运行期的基本实体，它是一个封装了数据和操作这些数据的代码的逻辑实体。

1.2）类

类是具有相同或相似性质的对象的抽象（对某种类型的对象定义变量和方法的原型）。

1.3）类与对象的关系

对象的抽象是类，类的具体化就是对象，也可以说类的实例是对象。

一个对象所包含的所有数据和代码可以通过类来构造。

1.4）消息

消息是对象之间进行通信的一种规格说明。一般它由三部分组成：接收消息的对象、消息名及实际变元。

对象之间需要相互沟通，沟通的途径就是对象之间收发信息。消息内容包括接收消息的对象的标识，需要调用的函数的标识，以及必要的信息。消息传递的概念使得对现实世界的描述更容易。

1.5）动态绑定

动态绑定是指在执行期间（非编译期）判断所引用对象的实际类型，根据其实际的类型调用其相应的方法。

二、面向对象的特性/要素

2.1）封装(Encapsulation)

封装就是事物抽象为类，把对外接口暴露，将实现和内部数据隐藏。

2.2）继承(Inheritance)

继承是让某个类型的对象获得另一个类型的对象的特征。

继承性是子类自动共享父类数据结构和方法的机制，这是类之间的一种关系。在定义和实现一个类的时候，可以在一个已经存在的类的基础之上来进行，把这个已经存在的类所定义的内容作为自己的内容，并加入若干新的内容。

2.3）多态(Polymorphism)

多态是指对象在不同时刻体现为不同类型的能力。

※多态的形式：

✓基类继承式多态

✓接口实现式多态

三、面向对象与面向过程有什么区别？

一个核心区别是：如何分配职责。

过程式是一系列命令和函数的连续调用，依赖贯穿整个项目；

面向对象则将职责分配到专门的对象中，尽量减少依赖。

四、面向对象分析与设计基本概念

4.1）什么是分析(analysis)？

分析是对问题和需求的调查研究。

4.2）什么是设计(design)？

设计是定义系统组成并组织组件间关系的过程。

设计师满足需求的概念上的解决方案（在软件方面和硬件方面）

※分析和设计可以概括为：（分析是）做正确的事和（设计是）做正确的事

4.3）面向对象分析

在面向对象分析（object-oriented analysis）过程中，强调在问题领域内发现和描述对象（或概念）。

4.4）面向对象设计

在面向对象设计（object-oriented design，简称对象设计）过程中，强调定义软件对象以及它们如何协作以实现需求。

4.5）职责：引起类变化的原因。

4.6）内聚：一个模块内部各成分之间相关联程度的度量。

4.7）耦合：类依赖其他类

4.8）正交：将职责相关的组件紧紧组合在一起，与外部系统环境隔开，保持独立。

五、OOA基本步骤

在用OOA具体地分析一个事物时，大致上遵循如下五个基本步骤：

第一步，确定对象和类。这里所说的对象是对数据及其处理方式的抽象，它反映了系统保存和处理现实世界中某些事物的信息的能力。类是多个对象的共同属性和方法集合的描述，它包括如何在一个类中建立一个新对象的描述。

第二步，确定结构（structure）。结构是指问题域的复杂性和连接关系。类成员结构反映了泛化-特化关系，整体-部分结构反映整体和局部之间的关系。

第三步，确定主题（subject）。主题是指事物的总体概貌和总体分析模型。

第四步，确定属性（attribute）。属性就是数据元素，可用来描述对象或分类结构的实例，可在图中给出，并在对象的存储中指定。

第五步，确定方法（method）。方法是在收到消息后必须进行的一些处理方法：方法要在图中定义，并在对象的存储中指定。对于每个对象和结构来说，那些用来增加、修改、删除和选择一个方法本身都是隐含的（虽然它们是要在对象的存储中定义的，但并不在图上给出），而有些则是显示的。

五、面向对象设计原则

设计模式源自面向对象原则。

6.1）单一职责原则(SRP)

※一个类，只有一个引起它变化的原因。

6.2）开放-封闭原则(OCP)

※软件实体应该是(对外)可扩展，（对内）不可修改。也就是说，对扩展是开放的，而对修改是封闭的。

※对扩展开放，意味着有新的需求或变化时，可以对现有代码进行扩展，以适应新的情况。

※对修改封闭，意味着类一旦设计完成，就可以独立完成其工作，而不要对类进行任何修改。

6.3）李氏替换原则(LSP)

李氏替换原则(Liskov Substitution Principle LSP)是子类型必须能够完全替换其父类型（从逻辑上，而不是从语法上）。如：正方形为长方形的特例，如果我们用长方形extends正方形来新建长方形类，语义上就混乱了，容易产生问题。而如果用四方形作为共同的基类，则解决了问题。

LSP是继承复用的基石，只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

6.4）依赖倒置原则(DIP)

也称作控制反转，缩写为IoC("Inversion of Control")，就是要依赖于抽象，不要依赖于具体。

※面向接口编程

※高层模块不应该依赖于低层模块，二者都应该依赖于抽象。

※抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。

※相对于结构化方法而言

6.5）接口隔离原则(ISP)

※使用多个专门的接口比使用单一的接口好；

※一个类对另外一个类的依赖性应当是建立在最小的接口上的；

※一个接口代表一个角色，不应当将不同的角色都交给一个接口。没有关系的接口合并在一起，形成一个臃肿的大接口，这是对角色和接口的污染；

※接口若要稳定，就应承担较少责任，本原则同时符合单一职责原则；

※可以合理利用接口的继承；

※同一个类可以同时实现多个接口，站在调用者的角度，不同的接口代表不同的关注点，不同的职责，甚至是不同的角色。

6.6、合成/聚合复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle，CARP）

经常又叫做合成复用原则，是在一个新的对象里面使用一些已有的对象，使之成为新对象的一部分；新的对象通过向这些对的委派达到复用已有功能的目的。它的设计原则是：要尽量使用合成/聚合，尽量不要使用继承。

6.7、最小知识原则（Principle of Least Knowl edge，PLK，也叫迪米特法则）

不要和陌生人说话。

七、面向对象六视点

7.1）（代码）复用(Reusibility)

将重复的代码封装到类的方法中提供调用。

※软件设计最大的敌人是重复。

※重复的代码会导致解决方案蔓延。

※复用：

✓细粒度

✓封装