面向对象分析与设计Python版 面向对象思维

文章目录

• 一、面向对象思想的起源
• 二、面向对象的基本概念
• 三、面向对象的思考方式

一、面向对象思想的起源

软件人才

• 软件人才从低到高4个成长层次：软件蓝领，软件工程师，卓越软件人才，领军人物
• 卓越软件人才要求
  • 系统分析和设计理论基础，掌握大系统需求分析、建模与仿真技术
  • 应用系统设计能力，能够从事新兴产业软件的研发
  • 国际前沿技术学习能力和交流能力
  • 项目管理能力及自主业务提升能力

思维方式

• 面向对象 Object-oriented 是一种思维方式。学习面向对象的思维方式，利用面向对象的思维方式去思考实际问题，分析、设计、解决方案
• 对创建对象系统来说，了解UML工具、面向对象编程语言是必要的。但是，了解对象思想才是最重要！
• 学习建议：多练习、多实践、多思考

面向对象思想的起源

• 艾伦. C.凯创造性地提出面向对象编程思想，认为艺术和科学不分家。勤于思考、知识点融合、类比，产生新的思想。艾伦. C.凯创提出：

  • 所有对事物的认识都始自于我们不愿盲目地接受这个世界。

  • 我的灵感就是把这些（指对象）看做生物学上的细胞。

  • 预测未来的最好办法，就是把它创造出来。

  • 愿景重于目标。

• 把数据和处理数据的过程捆绑到一起,，可以直接使用过程，而不用去了解数据文件的格式。

艾伦·凯（Alan Kay）的思考

• 提倡应该关注消息机制和模块间的松耦合和交互，而不是模块内部的对象组成
• 做出非凡和可成长的系统的重中之重是设计好模块之间如何通讯，而不是模块应具有什么样的内部属性和行为方法
• “我把对象想象成生物细胞或者和网络上的单个计算机，它们之间只能通过消息进行通讯”-- 作为微生物学家背景
• 每个对象可以有多个代数与之关联，这些代数关系可以构成家族，而这些概念会非常有用 --作为数学家背景

二、面向对象的基本概念

类Class和对象Object

• 类Class：共享相同属性、操作、方法、关系或者行为的一组对象的描述符。
• 对象Object： 一个对象是根据一个类创建的一个实例。
• 类定义了实例的行为和信息结构，对象的当前状态（实例属性的取值）取决于作用于该对象的操作。用对象来定义类，用类来产生对象。
• 在设计软件系统的时候，对象是不存在的。在软件系统运行时，在内存中创建对象。

同义词

• 属性Attribute == 数据Data == 状态state == 信息information
• 方法Method == 操作operation == 行为behaviour = = 职责responsibility

软件功能的实现

• 类

  • 定义了对象群体的逻辑结构，包括属性和操作
  • 系统运行时，类作为产生对象的模板，但类在物理层面是不存在的

• 对象

  • 系统运行时必须为每一个需要的对象分配内存、保存数据
  • 对象存在于物理层面，每个对象都有自己的数据空间（内存）
  • 所有的对象共享同一块代码空间

• 消息

  • 对象之间的一种交流手段，就像我们日常工作中的各种交流手段

• 小结：软件系统是由多个对象组成，对象间通过消息相互交流、共同协作，以完成整个系统的功能

三、面向对象的思考方式

单一思维模式切换成多重思维模式

• 观察到的一切都是对象，这就是面向对象思考方式
• 软件系统是由多个对象组成，对象间通过消息相互交流、共同协作，以完成整个系统的功能
• 在对世界（系统）进行观察（建模）的时候，把它们看成是由一系列相互交流、互为影响的对象集
  • 世界是由相互作用的对象组成的
  • 描述与构建由对象组成的系统

软件开发常规的两种思维方式

• 面向对象（Object-Oriented Strategy）
  • 适合解决不确定的事件、创新性的事件
  • 致力于将数据和方法先做一个封装（分配一个对象做事，先考所需要的数据是否和它在一起）
• 面向过程（Structured Strategy）
  • 处理已知的事实、组织规划几乎没有未知重要因素的场景
  • 侧重于考虑方法的编写（哪个方法做什么事，不考虑所涉及的数据在哪里）
  • 注意：把任意一段过程化的代码堆砌在一起形成一个类，这不是面向对象

示例：通信方式的比较

• 过程化解决方法通过信道传递数据，服务器端需要有专门的工具对接受的数据进行处理
• 面向对象解决方法通过信道传递对象（数据+对数据的处理方法）

OOAD面向对象分析与设计相关术语

• **OOAD（Object-Oriented Analysis and Design，面向对象分析与设计）**是一种软件工程的方法论，它强调在软件开发过程中使用面向对象的概念来分析和设计系统。
  • 对象（Object）：对象是面向对象的基础，它具有属性（数据）和方法（行为）。
  • 类（Class）：类是对象的蓝图（模板），定义了一组具有相同属性和行为的对象。
  • 继承（Inheritance）：继承允许子类继承父类的属性和行为，实现代码的复用。
  • 封装（Encapsulation）：封装是指隐藏对象的内部细节，仅对外暴露必要的接口。
  • 多态（Polymorphism）：多态允许不同类的对象对同一消息做出响应，实现方法的动态绑定。
  • 接口与实现（Interface/Implementation）：接口定义了一个对象应该具有的方法和属性，但不提供具体的实现。实现是指一个类实现了接口中定义的所有方法。
  • 组合与聚合(Composition/Aggregation)：组合是一种强依赖关系，表示部分和整体的生命周期是一致的，即部分不能脱离整体而单独存在。聚合是一种弱依赖关系，表示整体和部分的生命周期是独立的，部分可以不依赖于整体而存在。
• UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）是一种面向对象设计的标准化图形表示法。它提供了一系列的图形符号和语义来描述软件系统的结构和行为。是一种建模工具，表达设计思想的工具。
• **设计模式（Design Patterns）**是在软件工程中经过验证的、用于解决常见问题的通用可重用解决方案。设计模式可以帮助程序员提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。
• **面向对象原则（Object-Oriented Principles）**是一组设计原则，它们指导开发者在面向对象编程（OOP）中创建结构良好、可维护和可扩展的软件。
• 面向对象编程（Object-Oriented Programming，简称OOP）是一种编程范式，它使用对象和类来组织代码。在面向对象编程中，对象是程序的基本构建块，每个对象都是类的一个实例，类则是定义了一组具有相同属性和方法的对象的模板。

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