面向对象编程概述
程序设计的思路
面向对象,是软件开发中的一类编程风格、开发范式。除了面向对象,还有面向过程、指令式编程和函数式编程。在所有的编程范式中,我们接触最多的还是面向过程和面向对象两种。
类比:史书类型
- 纪传体:以人物传记为中心,“本纪”叙述帝王,“世家”记叙王侯封国和特殊人物,“列传”记叙民间人物。
- 编年体:按年、月、日顺序编写。
- 国别体:是一部分国记事的历史散文,分载多国历史。
早期先有面向过程思想,随着软件规模的扩大,问题复杂性的提高,面向过程的弊端越来越明显,出现了面向对象思想并成为目前主流的方式。
1. 面向过程的程序设计思想(Process-Oriented Programming),简称POP
关注的焦点是过程:过程就是操作数据的步骤。如果某个过程的实现代码重复出现,那么就可以把这个过程抽取为一个函数。这样就可以大大简化冗余代码,便于维护。
典型的语言:C语言
代码结构:以函数为组织单位。
是一种“执行者思维”,适合解决简单问题。扩展能力差、后期维护难度较大。
2. 面向对象的程序设计思想( Object Oriented Programming),简称OOP
关注的焦点是类:在计算机程序设计过程中,参照现实中事物,将事物的属性特征、行为特征抽象出来,用类来表示。
典型的语言:Java、C#、C++、Python、Ruby和PHP等
代码结构:以类为组织单位。每种事物都具备自己的属性和行为/功能。
是一种“设计者思维”,适合解决复杂问题。代码扩展性强、可维护性高。
由实际问题考虑如何设计程序
思考1:如何开车?
面向过程思想思考问题时,我们首先思考“怎么按步骤实现?”并将步骤对应成方法,一步一步,最终完成。 这个适合简单任务,不需要过多协作的情况。针对如何开车,可以列出步骤:
面向过程适合简单、不需要协作的事务,重点关注如何执行。
思考2:如何造车?
造车太复杂,需要很多协作才能完成。此时我们思考的是“车怎么设计?”,而不是“怎么按特定步骤造车的问题”。这就是思维方式的转变,前者就是面向对象思想。所以,面向对象(Oriented-Object)思想更契合人的思维模式。
用面向对象思想思考“如何设计车”:
自然地,我们就会从“车由什么组成”开始思考。发现,车由如下结构组成:
我们找轮胎厂完成制造轮胎的步骤,发动机厂完成制造发动机的步骤,...;这样,大家可以同时进行车的制造,最终进行组装,大大提高了效率。但是,具体到轮胎厂的一个流水线操作,仍然是有步骤的,还是离不开面向过程思维!
因此,面向对象可以帮助我们从宏观上把握、从整体上分析整个系统。 但是,具体到实现部分的微观操作(就是一个个方法),仍然需要面向过程的思路去处理。注意:
我们千万不要把面向过程和面向对象对立起来。他们是相辅相成的。面向对象离不开面向过程!
类比举例1:
当需求单一,或者简单时,我们一步步去操作没问题,并且效率也挺高。
可随着需求的更改,功能的增多,发现需要面对每一个步骤很麻烦了,这时就开始思索,能不能把这些步骤和功能进行封装,封装时根据不同的功能,进行不同的封装,功能类似的封装在一起。这样结构就清晰了很多。用的时候,找到对应的类就可以了。这就是面向对象的思想。
类比举例2:人把大象装进冰箱
面向过程:
1.打开冰箱 2.把大象装进冰箱 3.把冰箱门关住
面向对象:
人{
打开(冰箱){
冰箱.开门();
}
操作(大象){
大象.进入(冰箱);
}
关闭(冰箱){
冰箱.关门();
}
}
冰箱{
开门(){ }
关门(){ }
}
大象{
进入(冰箱){ }
}
练习:抽象出下面系统中的“类”及其关系