面向过程与面向对象

什么是面向过程编程与面向过程语言?

  • 面向对象编程是一种编程范式或编程风格。它以类或对象作为组织代码的基本单元,并将对象、抽象、继承、多态四个特性,作为代码设计和实现的基石。
  • 面向对象编程语言是支持类或对象的语法机制,并有现成的语法机制,能和方便地实现面向对象编程四大特性的编程语言。

区别于面向对象

  • 面向过程编程也是一种编程范式或编程风格,它以过程(可以理解为方法、函数、操作)作为组织代码的基本单元,以数据与方法相分离为最主要的特点,面向过程风格是一种流程化的编程风格,通过拼接一组顺序执行的方法来操作数据完成一项功能。
  • 面向过程编程语言首先是一种编程语言。它最大的特点是不支持类和对象两个语法概念,不支持丰富的面向对象编程特性(比如继承、多态、封装),仅支持面向过程编程。

哪些代码设计看似是面向对象,实际是面向过程的?

  1. 滥用 getter、setter 方法

面向对象封装的定义是:通过访问权限控制,隐藏内部数据,外部仅能通过类提供的有限的接口访问、修改内部数据。所以,暴露不应该暴露的 setter 方法,明显违反了面向对象的封装特性。数据没有访问权限控制,任何代码都可以随意修改它,代码就退化成了面向过程编程风格的了

  1. 滥用全局变量和全局方法

在面向对象编程中,常见的全局变量有单例类对象、静态成员变量、常量等,常见的全局方法有静态方法。单例类对象在全局代码中只有一份,所以,它相当于一个全局变量。静态成员变量归属于类上的数据,被所有的实例化对象所共享,也相当于一定程度上的全局变量。而常量是一种非常常见的全局变量,比如一些代码中的配置参数,一般都设置为常量,放到一个 Constants 类中。静态方法一般用来操作静态变量或者外部数据。你可以联想一下我们常用的各种 Utils 类,里面的方法一般都会定义成静态方法,可以在不用创建对象的情况下,直接拿来使用。静态方法将方法与数据分离,破坏了封装特性,是典型的面向过程风格。


public class Constants {
  public static final String MYSQL_ADDR_KEY = "mysql_addr";
  public static final String MYSQL_DB_NAME_KEY = "db_name";
  public static final String MYSQL_USERNAME_KEY = "mysql_username";
  public static final String MYSQL_PASSWORD_KEY = "mysql_password";
  
  public static final String REDIS_DEFAULT_ADDR = "192.168.7.2:7234";
  public static final int REDIS_DEFAULT_MAX_TOTAL = 50;
  public static final int REDIS_DEFAULT_MAX_IDLE = 50;
  public static final int REDIS_DEFAULT_MIN_IDLE = 20;
  public static final String REDIS_DEFAULT_KEY_PREFIX = "rt:";
  
  // ...省略更多的常量定义...
}

在这段代码中,我们把程序中所有用到的常量,都集中地放到这个 Constants 类中。不过,定义一个如此大而全的 Constants 类,并不是一种很好的设计思路。为什么这么说呢?原因主要有以下几点。首先,这样的设计会影响代码的可维护性。如果参与开发同一个项目的工程师有很多,在开发过程中,可能都要涉及修改这个类,比如往这个类里添加常量,那这个类就会变得越来越大,成百上千行都有可能,查找修改某个常量也会变得比较费时,而且还会增加提交代码冲突的概率

其次,这样的设计还会增加代码的编译时间。当 Constants 类中包含很多常量定义的时候,依赖这个类的代码就会很多。那每次修改 Constants 类,都会导致依赖它的类文件重新编译,因此会浪费很多不必要的编译时间。不要小看编译花费的时间,对于一个非常大的工程项目来说,编译一次项目花费的时间可能是几分钟,甚至几十分钟。而我们在开发过程中,每次运行单元测试,都会触发一次编译的过程,这个编译时间就有可能会影响到我们的开发效率。

最后,这样的设计还会影响代码的复用性

那如何改进 Constants 类的设计呢?我这里有两种思路可以借鉴。第一种是将 Constants 类拆解为功能更加单一的多个类,比如跟 MySQL 配置相关的常量,我们放到 MysqlConstants 类中;跟 Redis 配置相关的常量,我们放到 RedisConstants 类中。当然,还有一种我个人觉得更好的设计思路,那就是并不单独地设计 Constants 常量类,而是哪个类用到了某个常量,我们就把这个常量定义到这个类中。比如,RedisConfig 类用到了 Redis 配置相关的常量,那我们就直接将这些常量定义在 RedisConfig 中,这样也提高了类设计的内聚性和代码的复用性。

我们在讲面向对象特性的时候,讲过继承可以实现代码复用。利用继承特性,我们把相同的属性和方法,抽取出来,定义到父类中。子类复用父类中的属性和方法,达到代码复用的目的。但是,有的时候,从业务含义上,A 类和 B 类并不一定具有继承关系,比如 Crawler 类和 PageAnalyzer 类,它们都用到了 URL 拼接和分割的功能,但并不具有继承关系(既不是父子关系,也不是兄弟关系)。仅仅为了代码复用,生硬地抽象出一个父类出来,会影响到代码的可读性。如果不熟悉背后设计思路的同事,发现 Crawler 类和 PageAnalyzer 类继承同一个父类,而父类中定义的却是 URL 相关的操作,会觉得这个代码写得莫名其妙,理解不了。

既然继承不能解决这个问题,我们可以定义一个新的类,实现 URL 拼接和分割的方法。而拼接和分割两个方法,不需要共享任何数据,所以新的类不需要定义任何属性,这个时候,我们就可以把它定义为只包含静态方法的 Utils 类了。

实际上,只包含静态方法不包含任何属性的 Utils 类,是彻彻底底的面向过程的编程风格。但这并不是说,我们就要杜绝使用 Utils 类了。实际上,从刚刚讲的 Utils 类存在的目的来看,它在软件开发中还是挺有用的,能解决代码复用问题。所以,这里并不是说完全不能用 Utils 类,而是说,要尽量避免滥用,不要不加思考地随意去定义 Utils 类。

在定义 Utils 类之前,你要问一下自己,你真的需要单独定义这样一个 Utils 类吗?是否可以把 Utils 类中的某些方法定义到其他类中呢?如果在回答完这些问题之后,你还是觉得确实有必要去定义这样一个 Utils 类,那就大胆地去定义它吧。因为即便在面向对象编程中,我们也并不是完全排斥面向过程风格的代码。只要它能为我们写出好的代码贡献力量,我们就可以适度地去使用。

除此之外,类比 Constants 类的设计,我们设计 Utils 类的时候,最好也能细化一下,针对不同的功能,设计不同的 Utils 类,比如 FileUtils、IOUtils、StringUtils、UrlUtils 等,不要设计一个过于大而全的 Utils 类

  1. 定义数据和方法分离的类

我们再来看最后一种面向对象编程过程中,常见的面向过程风格的代码。那就是,数据定义在一个类中,方法定义在另一个类中。你可能会觉得,这么明显的面向过程风格的代码,谁会这么写呢?实际上,如果你是基于 MVC 三层结构做 Web 方面的后端开发,这样的代码你可能天天都在写。

传统的 MVC 结构分为 Model 层、Controller 层、View 层这三层。不过,在做前后端分离之后,三层结构在后端开发中,会稍微有些调整,被分为 Controller 层、Service 层、Repository 层。Controller 层负责暴露接口给前端调用,Service 层负责核心业务逻辑,Repository 层负责数据读写。而在每一层中,我们又会定义相应的 VO(View Object)、BO(Business Object)、Entity。一般情况下,VO、BO、Entity 中只会定义数据,不会定义方法,所有操作这些数据的业务逻辑都定义在对应的 Controller 类、Service 类、Repository 类中。这就是典型的面向过程的编程风格。

实际上,这种开发模式叫作基于贫血模型的开发模式,也是我们现在非常常用的一种 Web 项目的开发模式。看到这里,你内心里应该有很多疑惑吧?既然这种开发模式明显违背面向对象的编程风格,为什么大部分 Web 项目都是基于这种开发模式来开发呢?

在面向对象编程中,为什么容易写出面向过程风格的代码?

  • 面向过程编程风格恰恰符合人的流程化思维方式,而面向对象编程风格正好相反,它是一种自底向上的思考方式,它不是先去按照执行流程来分解任务,而是将任务翻译成一个一个小的模块,设计类之间的交互,最后按照流程将类组装起来,完成整个任务。这样的思考路径比较适合复杂程序的开发,但并不是特别符合人类的思考习惯。

  • 除此之外,面向对象编程要比面向过程编程难一些。在面向对象编程中,类的设计还是挺需要技巧,挺需要一定设计经验的。你要去思考如何封装合适的数据和方法到一个类里,如何设计类之间的关系,如何设计类之间的交互等等诸多设计问题

面向过程编程及面向过程编程语言就真的无用武之地了吗?

前面我们有讲到,如果我们开发的是微小程序,或者是一个数据处理相关的代码,以算法为主,数据为辅,那脚本式的面向过程的编程风格就更适合一些。当然,面向过程编程的用武之地还不止这些。实际上,面向过程编程是面向对象编程的基础,面向对象编程离不开基础的面向过程编程。为什么这么说?我们仔细想想,类中每个方法的实现逻辑,不就是面向过程风格的代码吗?

算法也可以抽象成对象,比如策略模式

posted @ 2021-06-09 18:16  hochan_100  阅读(44)  评论(0编辑  收藏  举报