• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.基本简介
  • 4.历史沿革
  • 5.早期发展
  • 6.特征
  • 7.开发方法
  • 8.面向对象程序设计
  • 8.1.基本思想
  • 8.2.实现
  • 9.面向对象分类
  • 10.易混概念
  • 10.1.面向对象和基于对象
  • 10.2.面向过程和面向对象
  • 11.参考资料

面向对象

软件开发方法

面向对象(Object Oriented,OO)是软件开发方法。面向对象的概念和应用已超越了程序设计和软件开发,扩展到如数据库系统、交互式界面、应用结构、应用平台、分布式系统、网络管理结构、CAD技术、人工智能等领域。面向对象是一种对现实世界理解和抽象的方法,是计算机编程技术1发展到一定阶段后的产物。

基本信息

  • 中文名

    面向对象

  • 外文名

    Object Oriented2

  • 作用

    软件开发

  • 使用领域

    CAD技术人工智能等

基本简介

对象的含义是指具体的某一个事物,即在现实生活中能够看得见摸得着的事物。在面向对象程序设计中,对象所指的是计算机系统中的某一个成分。在面向对象程序设计中,对象包含两个含义,其中一个是数据,另外一个是动作。对象则是数据和动作的结合体。对象不仅能够进行操作,同时还能够及时记录下操作结果。

方法是指对象能够进行的操作,方法同时还有另外一个名称,叫做函数。方法是类中的定义函数,其具体的作用就是对对象进行描述操作。

继承简单地说就是一种层次模型,这种层次模型能够被重用。层次结构的上层具有通用性,但是下层结构则具有特殊性。在继承的过程中类则可以从最顶层的部分继承一些方法和变量。类除了可以继承以外同时还能够进行修改或者添加。通过这样的方式能够有效提高工作效率。在这里举一个例子,当类X继承了类Y后,此时的类X则是一个派生类,而类Y属于一个基类。继承是从一般演绎到特殊的过程,可以减少知识表示的冗余内容,知识库的维护和修正都非常方便。更有利于衍生复杂的系统。

类是具有相同特性(数据元素)和行为(功能)的对象的抽象。因此,对象的抽象是类,类的具体化就是对象,也可以说类的实例是对象,类实际上就是一种数据类型。类具有属性,它是对象的状态的抽象,用数据结构来描述类的属性。类具有操作,它是对象的行为的抽象,用操作名和实现该操作的方法来描述。3类映射的每一个对象都具有这些数据和操作方法,类的继承具有层次性和结构性,高层次对象封装复杂行为,具体细节对该层次知识保持透明,可以减小问题求解的复杂度。

封装是将数据和代码捆绑到一起,对象的某些数据和代码可以是私有的,不能被外界访问,以此实现对数据和代码不同级别的访问权限。防止了程序相互依赖性而带来的变动影响,面向对象的封装比传统语言的封装更为清晰、更为有力。有效实现了两个目标:对数据和行为的包装和信息隐藏。

多态是指不同事物具有不同表现形式的能力。多态机制使具有不同内部结构的对象可以共享相同的外部接口,通过这种方式减少代码的复杂度。一个接口,多种方式。

动态绑定指的是将一个过程调用与相应代码链接起来的行为。动态绑定是指与给定的过程调用相关联的代码只有在运行期才可知的一种绑定,它是多态实现的具体形式。

消息传递:对象之间需要相互沟通,沟通的途径就是对象之间收发信息。消息内容包括接收消息的对象的标识,需要调用的函数的标识,以及必要的信息。消息传递的概念使得对现实世界的描述更容易。

面向对象的方法就是利用抽象、封装等机制,借助于对象、类、继承、消息传递等概念进行软件系统构造的软件开发方法。

历史沿革

面向对象是在结构化设计方法出现很多问题的情况下应运而生的。结构化设计方法求解问题的基本策略是从功能的角度审视问题域。它将应用程序看成实现某些特定任务的功能模块,其中子过程是实现某项具体操作的底层功能模块。在每个功能模块中,用数据结构描述待处理数据的组织形式,用算法描述具体的操作过程。面对日趋复杂的应用系统,这种开发思路在下面几个方面逐渐暴露了一些弱点。3

1.审视问题域的视角

在现实世界中存在的客体是问题域中的主角,所谓客体是指客观存在的对象实体和主观抽象的概念,他是人类观察问题和解决问题的主要目标。例如,对于一个学校学生管理系统来说,无论是简单还是复杂,始终是围绕学生和老师这两个客体实施。在自然界,每个客体都具有一些属性和行为,例如学生有学号、姓名、性别等属性,以及上课、考试、做实验等行为。因此,每个个体都可以用属性和行为来描述。3

通常人类观察问题的视角是这些客体,客体的属性反应客体在某一时刻的状态,客体的行为反映客体能从事的操作。这些操作附在客体之上并能用来设置、改变和获取客体的状态。任何问题域都有一系列的客体,因此解决问题的基本方式是让这些客体之间相互驱动、相互作用,最终使每个客体按照设计者的意愿改变其属性状态。3

结构化设计方法所采用的设计思路不是将客体作为一个整体,而是将依附于客体之上的行为抽取出来,以功能为目标来设计构造应用系统。这种做法导致在进行程序设计的时候,不得不将客体所构成的现实世界映射到由功能模块组成的解空间中,这种变换过程,不仅增加了程序设计的复杂程度,而且背离了人们观察问题和解决问题的基本思路。另外,再仔细思考会发现,在任何一个问题域中,客体是稳定的,而行为是不稳定的。例如,不管是国家图书馆,还是学校图书馆,还是国际图书馆,都会含有图书这个客体,但管理图书的方法可能是截然不同的。结构化设计方法将审视问题的视角定位于不稳定的操作之上,并将描述客体的属性和行为分开,使得应用程序的日后维护和扩展相当困难,甚至一个微小的变动,都会波及到整个系统。面对问题规模的日趋扩大、环境的日趋复杂、需求变化的日趋加快,将利用计算机解决问题的基本方法统一到人类解决问题的习惯方法之上,彻底改变软件设计方法与人类解决问题的常规方式扭曲的现象迫在眉睫,这是提出面向对象的首要原因。3

2.抽象级别

抽象是人类解决问题的基本法宝。良好的抽象策略可以控制问题的复杂程度,增强系统的通用性和可扩展性。抽象主要包括过程抽象和数据抽象。结构化设计方法应用的是过程抽象。所谓过程抽象是将问题域中具有明确功能定义的操作抽取出来,并将其作为一个实体看待。这种抽象级别对于软件系统结构的设计显得有些武断,并且稳定性差,导致很难准确无误地设计出系统的每一个操作环节。一旦某个客体属性的表示方式发生了变化,就有可能牵扯到已有系统的很多部分。而数据抽象是较过程抽象更高级别的抽象方式,将描述客体的属性和行为绑定在一起,实现统一的抽象,从而达到对现实世界客体的真正模拟。3

3.封装体