詳細介紹什么是面向對象
面向對象(Object Oriented,簡稱OO)是當前計算機界關心的重點,它是90年代軟件開發方法的主流。面向對象的概念和應用已超越了程序設計和軟件開發,擴展到很寬的范圍。如數據庫系統、交互式界面、應用結構、應用平臺、分布式系統、網絡管理結構、CAD技術、人工智能等領域。
表面來看,面向對象這個術語的意思是,把軟件組織成一系列離散的,合并了數據結構和行為的對象。這與以前軟件開發方法中數據結構和行為只是松散關聯是不同的。關于OO方法確切需要哪些特征學術界是有爭議的,但大致上它們都包含四個方面:標識(identity),分類(classification) ,繼承(inheritance),多態(polymorphism)。
標識:數據被量化成稱為對象的離散的,可辨別的實體。每個對象都有它自己的內部標識。換言之,即使所有的屬性都相同,兩個對象也是有差別的。
分類:擁有相同數據結構(屬性)和行為(操作)的對象被分組成為一個類。
繼承:多個類基于一種分層關系,共享類間的屬性和操作(合稱為特征)。
多態:對于不同的類來說相同的操作會有不同的動作。
面向對象的基本概念:
(1)對象。
對象是人們要進行研究的任何事物,從最簡單的整數到復雜的飛機等均可看作對象,它不僅能表示具體的事物,還能表示抽象的規則、計劃或事件。
(2)對象的狀態和行為。
對象具有狀態,一個對象用數據值來描述它的狀態。
對象還有操作,用于改變對象的狀態,對象及其操作就是對象的行為。
對象實現了數據和操作的結合,使數據和操作封裝于對象的統一體中
(3)類。
具有相同或相似性質的對象的抽象就是類。因此,對象的抽象是類,類的具體化就是對象,也可以說類的實例是對象。
類具有屬性,它是對象的狀態的抽象,用數據結構來描述類的屬性。
類具有操作,它是對象的行為的抽象,用操作名和實現該操作的方法來描述。
(4)類的結構。
在客觀世界中有若干類,這些類之間有一定的結構關系。通常有兩種主要的結構關系,即一般--具體結構關系,整體--部分結構關系。
①一般——具體結構稱為分類結構,也可以說是“或”關系,或者是“is a”關系。
②整體——部分結構稱為組裝結構,它們之間的關系是一種“與”關系,或者是“has a”關系。
(5)消息和方法。
對象之間進行通信的結構叫做消息。在對象的操作中,當一個消息發送給某個對象時,消息包含接收對象去執行某種操作的信息。發送一條消息至少要包括說明接受消息的對象名、發送給該對象的消息名(即對象名、方法名)。一般還要對參數加以說明,參數可以是認識該消息的對象所知道的變量名,或者是所有對象都知道的全局變量名。
面向對象的特征:
(1)對象唯一性。
每個對象都有自身唯一的標識,通過這種標識,可找到相應的對象。在對象的整個生命期中,它的標識都不改變,不同的對象不能有相同的標識。
(2)分類性。
分類性是指將具有一致的數據結構(屬性)和行為(操作)的對象抽象成類。一個類就是這樣一種抽象,它反映了與應用有關的重要性質,而忽略其他一些無關內容。任何類的劃分都是主觀的,但必須與具體的應用有關。
(3)繼承性。
繼承性是子類自動共享父類數據結構和方法的機制,這是類之間的一種關系。在定義和實現一個類的時候,可以在一個已經存在的類的基礎之上來進行,把這個已經存在的類所定義的內容作為自己的內容,并加入若干新的內容。
繼承性是面向對象程序設計語言不同于其它語言的最重要的特點,是其他語言所沒有的。
在類層次中,子類只繼承一個父類的數據結構和方法,則稱為單重繼承。
在類層次中,子類繼承了多個父類的數據結構和方法,則稱為多重繼承。
在軟件開發中,類的繼承性使所建立的軟件具有開放性、可擴充性,這是信息組織與分類的行之有效的方法,它簡化了對象、類的創建工作量,增加了代碼的可重性。
采用繼承性,提供了類的規范的等級結構。通過類的繼承關系,使公共的特性能夠共享,提高了軟件的重用性。
(4)多態性(多形性)
多態性使指相同的操作或函數、過程可作用于多種類型的對象上并獲得不同的結果。不同的對象,收到同一消息可以產生不同的結果,這種現象稱為多態性。
多態性允許每個對象以適合自身的方式去響應共同的消息。
多態性增強了軟件的靈活性和重用性。
面向對象的要素:
(1)抽象。
抽象是指強調實體的本質、內在的屬性。在系統開發中,抽象指的是在決定如何實現對象之前的對象的意義和行為。使用抽象可以盡可能避免過早考慮一些細節。
類實現了對象的數據(即狀態)和行為的抽象。
(2)封裝性(信息隱藏)。
封裝性是保證軟件部件具有優良的模塊性的基礎。
面向對象的類是封裝良好的模塊,類定義將其說明(用戶可見的外部接口)與實現(用戶不可見的內部實現)顯式地分開,其內部實現按其具體定義的作用域提供保護。
對象是封裝的最基本單位。封裝防止了程序相互依賴性而帶來的變動影響。面向對象的封裝比傳統語言的封裝更為清晰、更為有力。
(3)共享性
面向對象技術在不同級別上促進了共享
同一類中的共享。同一類中的對象有著相同數據結構。這些對象之間是結構、行為特征的共享關系。
在同一應用中共享。在同一應用的類層次結構中,存在繼承關系的各相似子類中,存在數據結構和行為的繼承,使各相似子類共享共同的結構和行為。使用繼承來實現代碼的共享,這也是面向對象的主要優點之一。
在不同應用中共享。面向對象不僅允許在同一應用中共享信息,而且為未來目標的可重用設計準備了條件。通過類庫這種機制和結構來實現不同應用中的信息共享。
4.強調對象結構而不是程序結構
面向對象的開發方法:
目前,面向對象開發方法的研究已日趨成熟,國際上已有不少面向對象產品出現。面向對象開發方法有Coad方法、Booch方法和OMT方法等。
1.Booch方法
Booch***描述了面向對象的軟件開發方法的基礎問題,指出面向對象開發是一種根本不同于傳統的功能分解的設計方法。面向對象的軟件分解更接近人對客觀事務的理解,而功能分解只通過問題空間的轉換來獲得。
2.Coad方法
Coad方法是1989年Coad和Yourdon提出的面向對象開發方法。該方法的主要優點是通過多年來大系統開發的經驗與面向對象概念的有機結合,在對象、結構、屬性和操作的認定方面,提出了一套系統的原則。該方法完成了從需求角度進一步進行類和類層次結構的認定。盡管Coad方法沒有引入類和類層次結構的術語,但事實上已經在分類結構、屬性、操作、消息關聯等概念中體現了類和類層次結構的特征。
3.OMT方法
OMT方法是1991年由James Rumbaugh等5人提出來的,其經典著作為“面向對象的建模與設計”。
該方法是一種新興的面向對象的開發方法,開發工作的基礎是對真實世界的對象建模,然后圍繞這些對象使用分析模型來進行獨立于語言的設計,面向對象的建模和設計促進了對需求的理解,有利于開發得更清晰、更容易維護的軟件系統。該方法為大多數應用領域的軟件開發提供了一種實際的、高效的保證,努力尋求一種問題求解的實際方法。
4.UML(Unified Modeling Language)語言
軟件工程領域在1995年~1997年取得了***的進展,其成果超過軟件工程領域過去15年的成就總和,其中最重要的成果之一就是統一建模語言(UML)的出現。UML將是面向對象技術領域內占主導地位的標準建模語言。
UML不僅統一了Booch方法、OMT方法、OOSE方法的表示方法,而且對其作了進一步的發展,最終統一為大眾接受的標準建模語言。UML是一種定義良好、易于表達、功能強大且普遍適用的建模語言。它融入了軟件工程領域的新思想、新方法和新技術。它的作用域不限于支持面向對象的分析與設計,還支持從需求分析開始的軟件開發全過程。
面向對象的模型:
(1)對象模型
對象模型表示了靜態的、結構化的系統數據性質,描述了系統的靜態結構,它是從客觀世界實體的對象關系角度來描述,表現了對象的相互關系。該模型主要關心系統中對象的結構、屬性和操作,它是分析階段三個模型的核心,是其他兩個模型的框架。
(2)動態模型
動態模型是與時間和變化有關的系統性質。該模型描述了系統的控制結構,它表示了瞬間的、行為化的系統控制
性質,它關心的是系統的控制,操作的執行順序,它表示從對象的事件和狀態的角度出發,表現了對象的相互行為。
該模型描述的系統屬性是觸發事件、事件序列、狀態、事件與狀態的組織。使用狀態圖作為描述工具。它涉及到事件、狀態、操作等重要概念。
(3)功能模型
功能模型描述了系統的所有計算。功能模型指出發生了什么,動態模型確定什么時候發生,而對象模型確定發生的客體。功能模型表明一個計算如何從輸入值得到輸出值,它不考慮計算的次序。功能模型由多張數據流圖組成。數據流圖用來表示從源對象到目標對象的數據值的流向,它不包含控制信息,控制信息在動態模型中表示,同時數據流圖也不表示對象中值的組織,值的組織在對象模型中表示。
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