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1、類與對(duì)象的基本概念數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu)類與對(duì)象的基本概念1.1 類與對(duì)象人類是一個(gè)類(class)。張三是人,李四是人,都是人類的實(shí)例(instance),或稱對(duì)象(object)。一個(gè)類描述一類事物以及該類事物所應(yīng)具有的屬性,如人有身長(zhǎng)、體重、文化程度、性別、年齡等。一個(gè)對(duì)象是類的一個(gè)實(shí)例,它具有確定的屬性值,如張三身高1.80米,體重70公斤,大學(xué)本科,男,21歲。人類只有一個(gè),人類的實(shí)例可以有無(wú)數(shù)個(gè)。對(duì)象是具體的,對(duì)象可以被創(chuàng)建和銷毀。類是抽象的,類是無(wú)所不在的。 例如桌子是一個(gè)類,人們不斷打造各種尺寸和各種風(fēng)格(屬性)的桌子(桌子的實(shí)例),打造桌子,又不斷毀壞桌子。年復(fù)一年,舊的去了,新的又
2、來(lái),但桌子的概念沒(méi)變。它是一個(gè)抽象的概念。應(yīng)該稱它為桌子類,以區(qū)別于打造的具體桌子。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中,對(duì)象是指在應(yīng)用問(wèn)題中出現(xiàn)的各種實(shí)體、事件、規(guī)格說(shuō)明等。它是由一組屬性值和在這組值上的一組服務(wù)(或稱操作)構(gòu)成的。其中,屬性值確定了對(duì)象的狀態(tài)。例如,一個(gè)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上的圓,作為一個(gè)幾何對(duì)象,它是由圓心坐標(biāo)、半徑長(zhǎng)度、邊線顏色和內(nèi)部顏色等屬性值來(lái)確定位置、大小、顏色等狀態(tài)??梢酝ㄟ^(guò)對(duì)象的服務(wù)來(lái)改變?cè)搶?duì)象的屬性值。 例如,服務(wù)move(x,y),將一個(gè)圓移動(dòng)到由實(shí)數(shù)x,y所指定的圓心的新位置上。 服務(wù)setRadius(r)、改變圓形的半徑。 服務(wù)setEdgeColor(c),改變圓形的邊的顏
3、色和其內(nèi)部顏色。 在面向?qū)ο蟮姆椒ㄖ校愂蔷哂邢嗤僮鳎ǚ?wù))與相同數(shù)據(jù)格式(屬性)的對(duì)象的集合。類中的每一個(gè)對(duì)象稱為該類的一個(gè)實(shí)例(instance)。有一個(gè)計(jì)算機(jī)電子郵件系統(tǒng),其主要工作涉及到發(fā)信人寫信、收信人看信,還有電子郵件系統(tǒng)中信的收(receive)、發(fā)(send)及存儲(chǔ)(store)等方面。 例如,你在計(jì)算機(jī)上寫一封信給你的同事John,那么這封信本身是一個(gè)對(duì)象。它具有一般信所有的共性。例如,有信的內(nèi)容和允許你處理的一些方法或動(dòng)作(讀信、寫信、發(fā)信等)。信的內(nèi)容在計(jì)算機(jī)中稱為數(shù)據(jù),而需要處理的一些方法和動(dòng)作,在計(jì)算機(jī)里則統(tǒng)稱為“操作”,將這些信的共性匯集起來(lái)就有了對(duì)象這一概念。用
4、計(jì)算機(jī)軟件的術(shù)語(yǔ)可描述為公式對(duì)象=數(shù)據(jù)+動(dòng)作所有的信的集合就構(gòu)成了類,信中的內(nèi)容不同(即對(duì)象的屬性值不同)。類中的“信”都具有相同的服務(wù):發(fā)信。發(fā)送英文信和發(fā)送日文信的方式是一樣的。處理英文信和處理日文信有相同的方式,還有一些各自獨(dú)有的方式。那么,如果建立兩套平行的信件處理機(jī)制,顯然是不經(jīng)濟(jì)的。 可以由“信”這個(gè)類來(lái)定義兩個(gè)類:“英文信”和“日文信”,它們保留了“信”類的服務(wù),并添加上各自獨(dú)立的服務(wù)。這種“保留”稱為“繼承”。 “信”類稱為基類,基類又可稱為父類、超類或泛化類。它具有一般信件的公共操作,讀、寫、發(fā)送信?!坝⑽男拧?、“日文信”稱為派生類,又可稱為子類或特化類。它們繼承了其超類“信
5、”和讀、寫、發(fā)送等操作,但同時(shí)又加上它們自己的“英文”和“日文”特定操作。類、派生類和實(shí)例的關(guān)系如圖2-1所示。 繼承和重用是相輔相成的兩個(gè)概念。 要制造新的電冰箱,可以有兩種選擇: 一種是從草圖開(kāi)始; 另一種是對(duì)現(xiàn)有的電冰箱的型號(hào)加以改進(jìn)。 也許現(xiàn)有的型號(hào)已經(jīng)令人比較滿意,但如果再增加兩個(gè)功能,會(huì)更加完美。 在原有的型號(hào)基礎(chǔ)上增加兩組電路,很快就制造出來(lái)新的電冰箱了,被賦予一種新的型號(hào)。這就是繼承和重用。 繼承是一種聯(lián)結(jié)類的層次模型,并且允許和鼓勵(lì)類的重用。 層次結(jié)構(gòu)的上層(或祖先類)最具有通用性。 下層部分,即后代具有特殊性。 類可以從它的祖先那里繼承方法和實(shí)例變量(即對(duì)象中可訪問(wèn)的數(shù)據(jù))
6、,也可以修改或增加新的方法使之更符合特殊的需要。 1.2 消息與合作一個(gè)對(duì)象內(nèi)具有過(guò)程和數(shù)據(jù)。外部的用戶或?qū)ο髮?duì)對(duì)象提出的請(qǐng)求,可以稱為對(duì)該對(duì)象發(fā)送消息。在電子郵件系統(tǒng)的例中,對(duì)象“信”具有讀信、寫信或發(fā)信等操作,是由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者開(kāi)發(fā)并由對(duì)象“信”提供給用戶的,用戶可以發(fā)送一個(gè)消息(或稱為請(qǐng)求)來(lái)請(qǐng)求所需的服務(wù)。在面向?qū)ο蟮姆椒ㄖ校硪粋€(gè)經(jīng)常用的概念就是“合作”。 合作是指兩個(gè)對(duì)象之間共同承擔(dān)職責(zé)來(lái)達(dá)到某一目標(biāo)。當(dāng)你告訴對(duì)象“信”,你想把它發(fā)送給John時(shí),你此時(shí)的作用就是一個(gè)客戶。對(duì)象“信”在這里相當(dāng)于一個(gè)服務(wù)器。它提供給你一個(gè)服務(wù)。 你還可以要求別的服務(wù),如讀、寫信等。很多人用客戶/服務(wù)器模
7、型來(lái)描述面向?qū)ο竽P?。在這個(gè)模型中,各個(gè)對(duì)象具有完成不同任務(wù)的職責(zé),客戶對(duì)象可以通過(guò)服務(wù)器對(duì)象來(lái)完成一些任務(wù)。 這里把兩個(gè)對(duì)象共同承擔(dān)職責(zé)稱為“合作”。1.3 多態(tài)性多態(tài)性機(jī)制是指允許不同類的對(duì)象對(duì)同一消息作出響應(yīng)。 以前面提到的電子郵件系統(tǒng)為例,現(xiàn)有局域網(wǎng)類對(duì)象LAN和寬域網(wǎng)類對(duì)象WAN,這兩類對(duì)象均可對(duì)來(lái)自對(duì)象“信”的同一消息“發(fā)送給John”作出響應(yīng)。即對(duì)同一個(gè)“發(fā)送給John”操作,可以有不同的實(shí)現(xiàn)方法??梢酝ㄟ^(guò)TCP-IP協(xié)議來(lái)找到John,也可通過(guò)X.25協(xié)議來(lái)找到John,這是在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)由系統(tǒng)決定的。這種動(dòng)態(tài)決定實(shí)現(xiàn)方法的機(jī)制稱為動(dòng)態(tài)聯(lián)編(dynamic binding)。 一個(gè)多態(tài)性的例子: 學(xué)生類應(yīng)該有一個(gè)計(jì)算成績(jī)的操作。大學(xué)生繼承了中學(xué)生。對(duì)于中學(xué)生,計(jì)算成績(jī)的操作是對(duì)語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、英語(yǔ)等課程的計(jì)算,而對(duì)于后繼的大學(xué)生,計(jì)算成績(jī)的操作是對(duì)高等數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、普通物理等課程的計(jì)算。 多態(tài)性引用靜態(tài)類型和動(dòng)態(tài)類型。多態(tài)引用的動(dòng)態(tài)類型可以在程序執(zhí)行期間在實(shí)例之間進(jìn)行變化。 在
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