第二講面向?qū)ο蠹夹g(shù)

1、第二講 面向?qū)ο蠹夹g(shù)主講人：1主要內(nèi)容面向?qū)ο蠹夹g(shù)的提出什么是面向?qū)ο蠹夹g(shù)對象類封裝性2問題的提出傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)（Structured Programming-SP）方法 使用SP方法設(shè)計(jì)程序的步驟數(shù)據(jù)聲明數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出在數(shù)據(jù)處理過程中，采用的是自頂向下、分而治之的方法，將整個程序按功能劃分為幾個可獨(dú)立編程的子過程模塊，每一子模塊完成指定的子任務(wù)，并且提供一個清晰、嚴(yán)格的調(diào)用界面，主過程通過調(diào)用各子過程完來成全部處理工作 。3f（1）過程/函數(shù)f（2）f（2）f（3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)BAC返回4存在的問題（1）數(shù)據(jù)和函數(shù)分開，重疊的數(shù)據(jù)存取使并行性和完整性的問題變得復(fù)雜（2）本質(zhì)上是面向過程的

2、，以功能和需求為核心，而“功能”和“需求”又是不穩(wěn)定和多變的，因此程序代碼經(jīng)常要進(jìn)行修改，不易維護(hù)。（3）程序代碼可重用性差。程序中除少數(shù)標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)外，每設(shè)計(jì)一個程序時，程序員幾乎從零做起。即使重用代碼，通常也是通過拷貝或編輯重新生成一份。5如何解決面向?qū)ο蠹夹g(shù)（Object-Oriented Programming -OOP）6何為面向?qū)ο蠹夹g(shù)與面向過程相對應(yīng)（結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)）心理學(xué)研究表明，客觀世界由許多對象組成，對象具有其屬性和行為，對象之間存在著各種聯(lián)系，這樣能夠更好的刻畫問題域，也更接近人類的自然思維方式。這就是面向?qū)ο蟪绦蜷_發(fā)思想的由來。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)直接以問題域（現(xiàn)實(shí)

3、世界）中的事物為中心來思考和認(rèn)識問題，并按照這些事物的本質(zhì)特征把它們抽象為對象，以作為構(gòu)成軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)。7f(1)f(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單類（規(guī)則） + 復(fù)雜聯(lián)系 = 復(fù)雜系統(tǒng) 接口函數(shù)數(shù)據(jù)比較8面向?qū)ο笈c面向過程設(shè)計(jì)對比是一種數(shù)學(xué)思維或計(jì)算機(jī)思維方法，與人們認(rèn)識世界的方法不同以不穩(wěn)定的、多變的“過程”和“操作” 為中心來構(gòu)造系統(tǒng)可重用性較差是建立在認(rèn)識方法學(xué)基礎(chǔ)上的一項(xiàng)技術(shù)科學(xué)，比較自然地模擬了人類認(rèn)識客觀世界的方式；以相對穩(wěn)定的“對象” 為中心來構(gòu)造系統(tǒng)可重用性較好面向過程程序設(shè)計(jì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)9將設(shè)計(jì)目標(biāo)從模擬現(xiàn)實(shí)世界的行為轉(zhuǎn)向了模擬現(xiàn)實(shí)世界中存在的對象及其各自的行為。 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)

4、是在吸取結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的一切優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的程序設(shè)計(jì)方法。它的本質(zhì)是把數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的過程當(dāng)成一個整體對象。在OOP中，將“對象”作為系統(tǒng)中最基本的運(yùn)行實(shí)體，整個程序即由各種不同類型的對象組成，各對象既是一個獨(dú)立的實(shí)體，又可通過消息相互作用，對象中的方法決定要向哪個對象發(fā)消息、發(fā)什么消息以及收到消息時如何進(jìn)行處理等。面向?qū)ο蠹夹g(shù)10對象（Object）對象是客觀世界中的事物在人腦中的映像，這種映像通過對同一類對象的抽象反映成人的意識，并做為一種概念而存在。每個對象都具有屬性（Attribute）和方法（Method）這兩方面的特征。對象的屬性描述了對象的狀態(tài)和特征，對象的方法說明

5、了對象的行為和功能，并且對象的屬性值只應(yīng)由這個對象的方法來讀取和修改，兩者結(jié)合在一起就構(gòu)成了對象的完整描述。 11對象例一例 1：考慮對象 “學(xué)生”，具體描述為：對象名屬性操作學(xué)號、姓名、專業(yè)、性別、年齡、身份證號、電話等等獲取和修改學(xué)號、姓名、專業(yè)、性別、年齡等等學(xué)生( 表一 )注意點(diǎn)： 一體性 三者成為一體12對象例二例 2：對象 “課程” 的有關(guān)抽象描述。對象名屬性操作課程課程名、編號、學(xué)時數(shù)、選課要求、任課教師等獲取并修改課程名、編號、學(xué)時數(shù)、選課要求、任課教師等（表二 ）注意點(diǎn)： 1. 屬性是對對象的靜態(tài)描述. 2. 操作是對對象的動態(tài)描述. 外部是通過調(diào)用服務(wù)與對 象取得聯(lián)系.13

6、類（Class）具有相似屬性和行為的一組對象，就稱為類?？梢姡辛祟惖母拍钜院?，就可以對具有共同特征的事物進(jìn)行統(tǒng)一描述類是面向?qū)ο笳Z言必需提供的用戶定義的數(shù)據(jù)類型，它將具有相同狀態(tài)、操作和訪問機(jī)制的多個對象抽象成為一個對象類。14類與對象的關(guān)系從一般意義上講，對象（Object）是現(xiàn)實(shí)世界中的客觀事物。類是把具有相同屬性的事物劃分為一類，從而得出的抽象概念。15類與對象的關(guān)系類與對象的關(guān)系 類 對象 抽象定義 實(shí)例 學(xué)生 學(xué)生王強(qiáng) 汽車 桑塔納，奔馳，寶馬 類型 變量, 如 C 語言中的 int 和 int x; 16類的特點(diǎn)-封裝與隱藏將算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有機(jī)集成在一起傳統(tǒng)方法：數(shù)據(jù)和操作分離支

7、持模塊化程序設(shè)計(jì)類成為基本的模塊，作為程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)保護(hù)私有成員，隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)使程序的可維護(hù)性、安全性得到保證17封裝（Encapsulation）面向?qū)ο笳Z言把數(shù)據(jù)和操作封裝于對象體之中，并提供一種訪問機(jī)制，使對象的“私有數(shù)據(jù)”僅能由這個對象的操作來執(zhí)行。用戶只能通過允許公開的操作提出要求（消息），才能查詢和修改對象的狀態(tài)。18封裝封裝是面向?qū)ο蠓椒ǖ囊粋€重要原則。它有兩個涵義：第一個涵義是，把對象的全部屬性和全部服務(wù)結(jié)合在一起，形成一個不可分割的獨(dú)立單位（即對象）。第二個涵義也稱作“信息隱蔽”，即盡可能隱蔽對象的內(nèi)部細(xì)節(jié)，對外形成一個邊界（或者說形成一道屏障），只保留有限的對外接口使之與外部發(fā)生聯(lián)系。這主要是指對象的外部不能直接地存取對象的屬性，只能通過幾個允許外部使用的服務(wù)與對象發(fā)生聯(lián)系。f(1)f(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)接口19封裝的例子鍵盤電視機(jī)手機(jī)20面向?qū)ο蠹夹g(shù)的特點(diǎn)（1）以對象為中心。由于對象自然地反映了應(yīng)用領(lǐng)域的模塊性，因此具有相對穩(wěn)定性，可以被用作一個組件去構(gòu)成更復(fù)雜的應(yīng)用，又由于對象一般封裝的是某一實(shí)際需求的各種成分，因此，某一對象的改變對整個系統(tǒng)幾乎沒有影響。（2）封裝性。實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏，增強(qiáng)了安全性和簡化編程，使用者不必了解具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，而只需要通過外部接口，以特定的訪問權(quán)限，來使用類的成員（3）可復(fù)用性。新的應(yīng)用程