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面向物件三大特徵及程式碼優化七大原則

  面向物件(Object Oriented,OO)是軟體開發方法。面向物件的概念和應用已超越了程式設計和軟體開發,擴充套件到如資料庫系統、互動式介面、應用結構、應用平臺、分散式系統、網路管理結構、CAD技術、人工智慧等領域。面向物件是一種對現實世界理解和抽象的方法,是計算機程式設計技術發展到一定階段後的產物。

  一.面向物件的三大基本特性

  1.封裝
  封裝,就是把客觀事物封裝成抽象的類,並且類可以使自己的資料和方法只讓可信的類或者物件操作,對不可信的則進行資訊隱藏。一個類就是一個封裝了資料以及操作這些資料的程式碼的邏輯實體。在一個物件內部,某些程式碼或某些資料可以是私有的,不能被外界訪問。通過這種方式,物件對內部資料提供了不同級別的保護,以防止程式中無關的部分意外的改變或錯誤的使用了物件的私有部分。
  2.繼承
  繼承,指可以讓某個型別的物件獲得另一個型別的物件的屬性的方法。它支援按級分類的概念。繼承是指這樣一種能力:它可以使用現有類的所有功能,並在無需重新編寫原來的類的情況下對這些功能進行擴充套件。 通過繼承建立的新類稱為“子類”或“派生類”,被繼承的類稱為“基類”、“父類”或“超類”。繼承的過程,就是從一般到特殊的過程。要實現繼承,可以通過 “繼承”(Inheritance)和“組合”(Composition)來實現。繼承概念的實現方式有二類:實現繼承與介面繼承(又稱介面實現)。實現繼承是指直接使用 基類的屬性和方法而無需額外編碼的能力;介面繼承是指僅使用屬性和方法的名稱、但是子類必須提供實現的能力。

組合是has a的關係 
繼承是is a的關係
為擴充套件而繼承,為複用而組合

  3.多型
  多型,是指一個類例項的相同方法在不同情形有不同表現形式。多型機制使具有不同內部結構的物件可以共享相同的外部介面。這意味著,雖然針對不同物件的具體操作不同,但通過一個公共的類,它們(那些操作)可以通過相同的方式予以呼叫。

  二.OOP程式設計的七個基本原則

  1.單一職責原則SRP(Single Responsibility Principle)

  類的功能要單一,體積不要過於龐大。
     SRP是指一個類的功能要單一,不能包羅永珍。如同一個人一樣,分配的工作不能太多,否則一天到晚雖然忙忙碌碌的,但效率卻高不起來。
  2.開放封閉原則OCP(Open-Close Principle)

  對擴充套件開放,對修改關閉。
     一個模組在擴充套件性方面應該是開放的,而在更改性方面應該是封閉的。比如:一個網路模組,原來只提供服務端功能,而現在要加入客戶端功能,那麼應當在不用修改服務端功能程式碼的前提下,就能夠增加客戶端功能的實現程式碼,這要求在設計之初,就應當將服務端和客戶端分開,公共部分抽象出來。
  3.裡式替換原則LSP(the Liskov Substitution Principle)

  父類出現的地方,子類都可以替換。
     子類應當可以替換父類並出現在父類能夠出現的任何地方。比如:公司搞年度晚會,所有員工可以參加抽獎,那麼不管是老員工還是新員工,也不管是總部員工還是外派員工,都應當可以參加抽獎,否則公司就不和諧了。
  4.依賴倒置原則DIP(the Dependency Inversion Principle)

  具體依賴抽象。面向物件、抽象程式設計,不要面向細節、過程程式設計。

High level modules should not depend upon low level modules.Both should depend upon abstractions.
Abstractions should not depend upon details.
Details should depend upon abstracts.

   可以翻譯為:

  • 高層模組不應該依賴低層模組,兩者都應該依賴抽象
  • 抽象不應該依賴細節
  • 細節應該依賴抽象

  每一個邏輯的實現都是由顆粒原子邏輯組成的,顆粒原子邏輯就是低層模組,而顆粒原子邏輯組成的模組就是高層模組。在java語言中,抽象就是介面或抽象類,兩都都是不能直接被例項化的,細節就是實現類,實現介面或繼承抽象類而產生的類就是細節,兩者都可以直接被例項化。

  依賴倒置原則在java語言中的表現是:

  • 模組間的依賴通過抽象發生,實現類之間不發生直接的依賴關係,其依賴關係是通過介面或抽象類產生的。
  • 介面或抽象類不依賴實現類
  • 實現類依賴介面或抽象類

  依賴倒置原則可以引申出OOD(Object-Oriented Design,面向物件設計)和OOP(Object-Oriented Programing,面向物件程式設計)。

  採用依賴倒置原則可以減少類間的耦合性,提高系統的穩定,降低並行開發引起的風險,提高程式碼的可讀性和可維護性。  

物件的依賴關係有三種方式來傳遞:
    ①建構函式傳遞依賴物件
    在類中通過建構函式宣告依賴物件,按照依賴注入的說法,這種方式叫做建構函式注入。
    ②Setter方法傳遞依賴物件
    在類中通過Setter方法宣告依賴關係,依照依賴注入的說法,這是Setter依賴注入。
    ③介面宣告依賴
    在介面的方法中宣告依賴物件,該方法也叫做介面注入。

   5.介面分離原則ISP(the Interface Segregation Principle)
  介面定義的標準儘可能單一,致力於對介面的多實現。介面規模不要臃腫。

  6.迪米特法則---最少知識原則。類與類之間儘量減少不必要的訪問。降低耦合。

  7.合成複用原則。多用組合/聚合,少用繼承,降低耦合度。

  最後,我們再談下內聚與耦合。

  內聚標誌一個模組內各個元素彼此結合的緊密程度,它是資訊隱蔽和區域性化概念的自然擴充套件。內聚是從功能角度來度量模組內的聯絡,一個好的內聚模組應當恰好做一件事。它描述的是模組內的功能聯絡。
  耦合是軟體結構中各模組之間相互連線的一種度量,耦合強弱取決於模組間介面的複雜程度、進入或訪問一個模組的點以及通過介面的資料。 程式講究的是低耦合,高內聚。就是同一個模組內的各個元素之間要高度緊密,但是各個模組之間的相互依存度卻要不那麼緊密。
  內聚和耦合是密切相關的,同其他模組存在高耦合的模組意味著低內聚,而高內聚的模組意味著該模組同其他模組之間是低耦合。在進行軟體設計時,應力爭做到高內聚,低耦合。

  

  簡單地說,軟體工程中物件之間的耦合度就是物件之間的依賴性。指導使用和維護物件的主要問題是物件之間的多重依賴性。物件之間的耦合越高,維護成本越高。因此物件的設計應使類和構件之間的耦合最小。有軟硬體之間的耦合,還有軟體各模組之間的耦合。  

  耦合可以分為以下幾種,它們之間的耦合度由高到低排列如下:

    內容耦合。當一個模組直接修改或操作另一個模組的資料時,或一個模組不通過正常入口而轉入另一個模組時,這樣的耦合被稱為內容耦合。內容耦合是最高程度的耦合,應該避免使用之。
    公共耦合。兩個或兩個以上的模組共同引用一個全域性資料項,這種耦合被稱為公共耦合。在具有大量公共耦合的結構中,確定究竟是哪個模組給全域性變數賦了一個特定的值是十分困難的。
    外部耦合。一組模組都訪問同一全域性簡單變數而不是同一全域性資料結構,而且不是通過引數表傳遞該全域性變數的資訊,則稱之為外部耦合。
    控制耦合。一個模組通過介面向另一個模組傳遞一個控制訊號,接受訊號的模組根據訊號值而進行適當的動作,這種耦合被稱為控制耦合。
    標記耦合。若一個模組A通過介面向兩個模組B和C傳遞一個公共引數,那麼稱模組B和C之間存在一個標記耦合。
    資料耦合。模組之間通過引數來傳遞資料,那麼被稱為資料耦合。資料耦合是最低的一種耦合形式,系統中一般都存在這種型別的耦合,因為為了完成一些有意義的功能,往往需要將某些模組的輸出資料作為另一些模組的輸入資料。
    非直接耦合。兩個模組之間沒有直接關係,它們之間的聯絡完全是通過主模組的控制和呼叫來實現的。 

  總的來說,耦合是影響軟體複雜程度和設計質量的一個重要因素,在設計上我們應採用以下原則:

  如果模組間必須存在耦合,就儘量使用資料耦合,少用控制耦合,限制公共耦合的範圍,儘量避免使用內容耦合。