面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)第三章

面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)第三章第一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.1引言2第二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.1引言3第三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.1引言4第四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.2設(shè)計(jì)類(lèi)層次結(jié)構(gòu)例子：要給集合（Collection）建模，集合是可以包含其它對(duì)象的對(duì)象。需求中需要四類(lèi)集合List：該集合把所有的對(duì)象按照插入的順序放置Bag：該集合中的對(duì)象沒(méi)有排序LinkedList：該集合中的對(duì)象使用序列對(duì)象來(lái)排序，每個(gè)對(duì)象指向序列中的下一個(gè)對(duì)象ArrayList：該集合中的對(duì)象使用數(shù)組來(lái)排序，數(shù)組是相鄰內(nèi)存位置的序列5第五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.2設(shè)計(jì)類(lèi)層次結(jié)構(gòu)6第六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.2設(shè)計(jì)類(lèi)層次結(jié)構(gòu)從一般類(lèi)到特殊類(lèi)（普通類(lèi)到抽象類(lèi)）首先確定層次結(jié)構(gòu)的底部有哪些類(lèi)（Bag，LinkedList，ArrayList）接著找出比較一般的概念，以豐富模型，共享元素定義。因此把LinkedList，ArrayList組合到List中，把List和Bag組合到Collection中。在開(kāi)發(fā)層次結(jié)構(gòu)時(shí)，要查找消息——可以放置消息的層次結(jié)構(gòu)越高越好。在查找其它類(lèi)元素前，應(yīng)先查找消息，因?yàn)橄⒈硎緦?duì)象給外界顯示的接口，這是它們最重要的特性。7第七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.2設(shè)計(jì)類(lèi)層次結(jié)構(gòu)考慮下面三個(gè)消息，將消息放在已有類(lèi)層次結(jié)構(gòu)中的哪個(gè)類(lèi)中呢？contains(:Object):boolean//在集合中搜索對(duì)象elementAt(:int):Object//參數(shù)指定的位置檢索對(duì)象numberOfElement():int//返回集合中的對(duì)象數(shù)。8第八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五添加實(shí)現(xiàn)代碼已經(jīng)有了類(lèi)層次結(jié)構(gòu)，還確定了消息的位置，下面必須添加實(shí)現(xiàn)元素（字段、構(gòu)造函數(shù)和方法）方法放在哪里，這會(huì)引出兩個(gè)重要的概念：抽象和重定義（與重載區(qū)別？）不可能在Collection類(lèi)中編寫(xiě)contains實(shí)現(xiàn)方法，因?yàn)橛行蚣虾蜔o(wú)序集合的搜索算法是不同的。所以，必須先在Bag上實(shí)現(xiàn)contains方法。但List類(lèi)怎么辦呢？9第九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五添加實(shí)現(xiàn)代碼10第十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五添加實(shí)現(xiàn)代碼11第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五添加實(shí)現(xiàn)代碼12第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五添加實(shí)現(xiàn)代碼現(xiàn)在就能獲得繼承的好處：只編寫(xiě)一個(gè)方法，它可用于List的任何直接或間接子類(lèi)。對(duì)于LinkedList，ArrayList來(lái)說(shuō)，elementAt消息的實(shí)現(xiàn)代碼是不同的。給numberOfElements編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)代碼：把元素?cái)?shù)存儲(chǔ)為字段需要時(shí)，再計(jì)算元素?cái)?shù)13第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五14第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.4抽象類(lèi)抽象類(lèi)是至少有一個(gè)抽象方法的類(lèi)——抽象方法可以是該類(lèi)本身的方法，也可以是從超類(lèi)繼承來(lái)的。若類(lèi)中包含了抽象方法，那么該類(lèi)只能聲名為抽象類(lèi)（或接口），抽象類(lèi)中可以有抽象方法或具體方法，也可以沒(méi)有抽象方法，甚至可以什么都沒(méi)有。在抽象類(lèi)中可以為部分方法提供默認(rèn)的實(shí)現(xiàn)，從而避免在子類(lèi)中重復(fù)實(shí)現(xiàn)它們，提高代碼的可重用性，這是抽象類(lèi)的優(yōu)勢(shì)所在而接口中只能包含抽象方法，擴(kuò)展功能時(shí)，在抽象父類(lèi)中加入具體方法不會(huì)影響子類(lèi)；但在接口中加入抽象方法會(huì)影響到所有實(shí)現(xiàn)類(lèi)。一個(gè)類(lèi)只能繼承一個(gè)直接的父類(lèi)，這個(gè)父類(lèi)有可能是抽象類(lèi)；但一個(gè)類(lèi)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口，這是接口的優(yōu)勢(shì)所在。15第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.4抽象類(lèi)16第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.4抽象類(lèi)抽象類(lèi)用來(lái)定義類(lèi)需要執(zhí)行哪些行為而不必提供每一個(gè)行為的明確實(shí)現(xiàn)抽象類(lèi)不能直接被實(shí)例化。抽象類(lèi)的子類(lèi)也可能仍然是一個(gè)抽象類(lèi)。關(guān)鍵在于子類(lèi)中是否提供了所有抽象方法的實(shí)現(xiàn)代碼。抽象類(lèi)是相對(duì)于接口而言是一個(gè)更加優(yōu)秀的類(lèi)的抽象模型。它除了具有接口一樣的功能之外，還能將具體類(lèi)中公共的方法實(shí)現(xiàn)集中到抽象類(lèi)中，而不用在每一個(gè)具體類(lèi)中重復(fù)。17第十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.4抽象類(lèi)抽象類(lèi)有如下優(yōu)點(diǎn)它們?cè)试S更豐富、更靈活地建模它們可以共享更多的代碼，因?yàn)榭梢跃帉?xiě)具體的方法來(lái)使用抽象的方法更便于封裝變化點(diǎn)18第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.4抽象類(lèi)在設(shè)計(jì)類(lèi)層次結(jié)構(gòu)是，應(yīng)記住，大多數(shù)超類(lèi)都是抽象的。下面說(shuō)明了繼承層次結(jié)構(gòu)是從底向上派生的：1、在問(wèn)題域中查找具體的概念，推導(dǎo)出它們的知識(shí)和 行為2、在具體的類(lèi)中找出共同點(diǎn)，以便引入更一般的超類(lèi)3、把超類(lèi)組合到更一般的超類(lèi)中，直到找出根類(lèi)在表示泛化（超類(lèi)）時(shí)，我們希望它是抽象的，否則就可能表示為第1步中的具體概念。19第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五抽象方法和虛方法抽象方法和虛方法的區(qū)別(abstract)抽象方法和(virtual)虛方法的區(qū)別在于：虛方法有一個(gè)實(shí)現(xiàn)部分可以為子類(lèi)實(shí)現(xiàn)有共同的方法，并為派生提供了覆蓋該方法的選項(xiàng)，相反，抽象方法沒(méi)有提供實(shí)現(xiàn)部分，強(qiáng)制派生覆蓋方法（否則派生類(lèi)不能成具體類(lèi)）(abstract)抽象方法只能在抽象類(lèi)中聲明，(virtual)虛方法不是。(abstract)抽象方法不能聲明方法實(shí)體，虛方法可以。包含抽象方法（只有抽象類(lèi)才可以包含抽象方法）的類(lèi)不能實(shí)例化（也就是說(shuō)只可以使用predected和private修飾符），虛方法可以20第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.5重定義方法面向?qū)ο罂梢灾匦露x繼承來(lái)的元素，重定義允許子類(lèi)修改繼承方法的實(shí)現(xiàn)代碼——消息看起來(lái)是相同的，但代碼行被替換了。覆蓋（overriding）技術(shù)。重定義可以使消息在子類(lèi)中的可見(jiàn)性更高。重定義可以改變屬性的名稱(chēng)和類(lèi)型。（一般沒(méi)必要這么做）21第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.5重定義方法重定義方法的三個(gè)原因：繼承的方法是抽象的，我們希望給他一些代碼，把它變成具體的。子類(lèi)中的方法需要完成一些額外的工作?？梢詾樽宇?lèi)提供更好的實(shí)現(xiàn)代碼（更高效更準(zhǔn)確）例如給LikedList類(lèi)添加一個(gè)索引，就可以重新定義contains，使之比List使用的算法更快。為了完成額外的工作，每種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言都允許重定義的方法調(diào)用超類(lèi)的方法。22第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.5重定義方法23第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.6實(shí)現(xiàn)棧類(lèi)實(shí)現(xiàn)Stack類(lèi)，它帶有如下四個(gè)消息24第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五25第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五實(shí)現(xiàn)棧類(lèi)示例代碼26第二十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五繼承和組合27第二十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五繼承和組合繼承有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：它是自然的它是優(yōu)雅的它允許編寫(xiě)一般的代碼，例如用于Fruit的代碼也可以用于Apple和Pear繼承也有如下問(wèn)題很難做得很好在發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的不足時(shí)很難改變客戶程序員很難理解層次結(jié)構(gòu)會(huì)“泄漏”給客戶代碼，也難以改變復(fù)用易于維護(hù)強(qiáng)耦合性盡量降低耦合性，提高可擴(kuò)展性28第二十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五繼承和組合組合會(huì)得到與繼承相同的結(jié)果（具體類(lèi)、具體消息和復(fù)用已有的代碼）還有如下優(yōu)點(diǎn)：較容易開(kāi)發(fā)較容易改變客戶容易理解不會(huì)泄露客戶代碼最大的優(yōu)點(diǎn)是代碼的安全性問(wèn)題得到解決29第二十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.7多重繼承30第三十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.7多重繼承31第三十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.7多重繼承32第三十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.7多重繼承33第三十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五繼承通常被定義為兩個(gè)類(lèi)之間的“是一個(gè)”（“isa”）關(guān)系，如果類(lèi)Y從類(lèi)X中派生，那么Y確實(shí)是一個(gè)X的特例，因此可以對(duì)超類(lèi)陳述的所有事實(shí)對(duì)其所有子類(lèi)同樣適用3.8使用繼承的規(guī)則1.不要過(guò)度使用：不要認(rèn)為必須使用繼承，甚至總是使用繼承。2.類(lèi)應(yīng)是超類(lèi)的一個(gè)類(lèi)型：只要從超類(lèi)X中派生出Y，就要問(wèn)問(wèn)自己：“Y是X的一種類(lèi)型嗎”。3.類(lèi)應(yīng)是其超類(lèi)的擴(kuò)展：在子類(lèi)中，應(yīng)確保只添加新的特性，不要?jiǎng)h除，禁用或重新解釋特性，來(lái)分解超類(lèi)。4.盡量少?gòu)木唧w類(lèi)繼承，繼承接口或抽象類(lèi)比較好。34第三十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五設(shè)計(jì)原則可維護(hù)性復(fù)用的實(shí)現(xiàn)是以設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)模式為基礎(chǔ)的。如果設(shè)計(jì)模式是“形”的話，那么設(shè)計(jì)原則就是“魂”。35第三十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五設(shè)計(jì)原則這些設(shè)計(jì)原則是：開(kāi)閉原則軟件對(duì)象應(yīng)該對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，對(duì)修改關(guān)閉里氏代換原則基類(lèi)出現(xiàn)的地方，子類(lèi)一定可以出現(xiàn)依賴(lài)倒轉(zhuǎn)原則要依賴(lài)于抽象，不要依賴(lài)于實(shí)現(xiàn)合成/聚合復(fù)用原則盡量使用合成/聚合，而不是繼承達(dá)到復(fù)用迪米特原則一個(gè)軟件實(shí)體與盡可能少的實(shí)體相互作用接口隔離原則為客戶端提供盡可能小的單獨(dú)的接口36第三十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五設(shè)計(jì)原則原則的英文名稱(chēng)對(duì)照表：開(kāi)閉原則Open-ClosedPrincipleOCP里氏代換原則LiskovSubstitutionPrincipleLSP依賴(lài)倒轉(zhuǎn)原則DependenceInversionPrincipleDIP合成/聚合復(fù)用原則C