简述“面向对象”

最新推荐文章于 2025-09-11 19:30:36 发布

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#数据结构与算法 #python #java

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先简单的说一下什么是“程序”：

面向过程时：程序 = 算法 + 数据结构；
面向对象时：程序 = 基于对象操作的算法 + 以对象为最小单位的数据结构。

一、什么是对象？

对象是人们要进行研究的任何事物，从最简单的整数到复杂的飞船等均可看作对象，它不仅能表示具体的事物，还能表示抽象的规则、计划、概念或事件。

可以说“一切皆对象”。

人们还发现，一切对象都可以用「数据」和「能力」来描述。比如：

描述一个人「数据」就是年龄、身高体重，「能力」就是他能做什么工作，承担什么样的责任。
描述一台电视，「数据」就是它的屏幕尺寸、亮度，「能力」就是播放电影电视剧等。

二、什么是面向过程？

面向过程很好理解，可以简单理解成软件开发工程师接到需求后，会把它拆成一个一个的命令，然后串起来交给计算机去执行。

举个例子，产品经理说要把大象装进冰箱里。程序员列了几个步骤：

把冰箱门儿打开。
把大象装进去。
把冰箱门儿关上。

上面每一个步骤，程序员都会用一个「函数」来实现。所有函数定义好了之后，依次调用就可以了：

openTheDoor();
pushElephant();
closeTheDoor();

需求完成，顺利交工，但产品经理说才刚刚开始 XD。

「我要把大象装微波炉里」
「我要把狮子也装冰箱里」
「我要把大象装冰箱，但是门别关，敞着就行」......

如果还是用面向过程的方法来应付，每次需求的变更，程序员就要把整个系统通读一遍，找出可用的函数(如果没有就再定义一个)，最后依次调用它们。

虽然功能都能实现，对于计算机无论程序多么的复杂，计算机总是能轻松应付，但是对于越来越杂乱无章难以阅读难以维护管理的系统，软件开发工程师会不堪重负，纷纷操起刀走上了犯罪的道路。

三、什么是面向对象？

于是人们就想，能不能让计算机直接模拟现实的环境，用人类解决问题的思路、习惯、步骤来设计相应的应用程序？

这样的程序，人们在读它的时候，会更容易理解，也不需要再把现实世界和程序世界之间来回做转换。

首先看一下面向对象的三大特性：

封装：找到变化并且把它封装起来，你就可以在不影响其它部分的情况下修改或扩展被封装的变化部分，这是所有设计模式的基础，就是封装变化，因此封装的作用，就解决了程序的可扩展性。
继承：子类继承父类，可以继承父类的方法及属性，实现了多态以及代码的重用，因此也解决了系统的重用性和扩展性，但是继承破坏了封装，因为他是对子类开放的，修改父类会导致所有子类的改变，因此继承一定程度上又破坏了系统的可扩展性，所以继承需要慎用。
多态：接口的多种不同的实现方式即为多态。接口是对行为的抽象，刚才在封装提到，找到变化部分并封装起来，但是封装起来后，怎么适应接下来的变化？这正是接口的作用，接口的主要目的是为不相关的类提供通用的处理服务,我们可以想象一下。比如鸟会飞，但是超人也会飞，通过飞这个接口，我们可以让鸟和超人，都实现这个接口，这就实现了系统的可维护性，可扩展性。

面向对象是为了解决系统的可维护性，可扩展性，可重用性而应运而生的。

四、怎样实现面向对象？

前面说过对象可以用「数据」和「行为」来描述，相当于对象成了一个黑匣子，那我们怎么知道对象具有什么样的能力呢?

这个问题的关键就是接口。

对象把它的能力通过接口的方式公布出来，自己则成为接口的实现者。

这样调用者就不用关心接口背后的对象是什么东西，如何实现的了。

我们还以上面“大象”的需求为例，产品经理现在说要把大象放洗衣机里，通过我们的分析，洗衣机也需要有「开门」、「关门」的能力。

那么我们就可以抽象出一个接口来，它就是「开门」和「关门」的能力集合，假设我们称之为「大象の家」接口。

我们的对象冰箱、微波炉、洗衣机都实现「大象の家」的接口，尽管实现方式不一样，但是在外界看来，它们都是一样的，都是可以盛放大象的容器。

这样我们编程的时候就可以这样写：

向大象の家下达「开门」的命令。
向大象下达「进冰箱」的命令。
向大象の家下达「关门」的命令。

至于大象の家到底是个什么东西，我们可以不关心。

即使哪天变成了马桶，「开门」和「关门」的具体实现交给负责马桶对象的同事，我们只管调用就可以了。

专业点讲，面向对象是一种思想：

他让我们在分析和解决问题时，把思维和重点转向现实中的客体中来；
然后通过UML工具理清这些客体之间的联系；
最后用面向对象的语言实现这种客体以及客体之间的联系。

五、面向对象的三大步骤

1、面向对象的分析(OOA)

    首先是分析需求，先不要思考怎么用程序实现它，先分析需求中稳定不变的客体都是些什么，这些客体之间的关系是什么。

2、面向对象的设计(OOD)

    把第一步分析出来的需求，通过进一步扩充模型，变成可实现的、符合成本的、模块化的、低耦合高内聚的模型。

3、面向对象的编程实现(OOP)

    使用面向对象的思想来实现模型。

六、面向过程到面向对象思维如何转变？

通常情况下软件开发工程师在拿到一个需求的时候，第一个反应就是如何实现这个需求，这是典型的面向过程的思维过程，而且很快就可能实现了它。

而面向对象，面对的却是客体，第一步不是考虑如何实现需求，而是进行需求分析，就是根据需求找到其中的客体，再找到这些客体之间的联系。

因此面向过程和面向对象的思维转变的关键点，就是在第一步设计，拿到需求后，一定先不要考虑如何实现它，而是通过UML建模，然后按照UML模型去实现它。