1.4　面向?qū)ο蟮幕靖拍?/h3>

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)是模擬現(xiàn)實(shí)世界而產(chǎn)生的一種編程方法，是對(duì)事物的功能抽象與數(shù)據(jù)抽象，并將解決問(wèn)題的過(guò)程看成一個(gè)分類演繹的過(guò)程。其中，對(duì)象與類是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本概念。

1.4.1　對(duì)象與類

在現(xiàn)實(shí)世界中，隨處可見(jiàn)的一種事物就是對(duì)象，對(duì)象是事物存在的實(shí)體，如學(xué)生、汽車等。人類解決問(wèn)題的方式總是將復(fù)雜的事物簡(jiǎn)單化，于是就會(huì)思考這些對(duì)象都是由哪些部分組成的。通常都會(huì)將對(duì)象劃分為兩個(gè)部分，即靜態(tài)部分與動(dòng)態(tài)部分。顧名思義，靜態(tài)部分就是不能動(dòng)的部分，這個(gè)部分被稱為“屬性”，任何對(duì)象都會(huì)具備其自身屬性，如一個(gè)人，其屬性包括高矮、胖瘦、年齡、性別等。然而具有這些屬性的人會(huì)執(zhí)行哪些動(dòng)作也是一個(gè)值得探討的部分，這個(gè)人可以轉(zhuǎn)身、微笑、說(shuō)話、奔跑，這些是這個(gè)人具備的行為（動(dòng)態(tài)部分），人類通過(guò)探討對(duì)象的屬性和觀察對(duì)象的行為了解對(duì)象。

在計(jì)算機(jī)世界中，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想要以對(duì)象來(lái)思考問(wèn)題，首先要將現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體抽象為對(duì)象，然后考慮這個(gè)對(duì)象具備的屬性和行為。例如，現(xiàn)在面臨一名足球運(yùn)動(dòng)員想要將球射進(jìn)對(duì)方球門這個(gè)實(shí)際問(wèn)題，試著以面向?qū)ο蟮乃枷雭?lái)解決這一實(shí)際問(wèn)題。步驟如下：

首先可以從這一問(wèn)題中抽象出對(duì)象，這里抽象出的對(duì)象為一名足球運(yùn)動(dòng)員。

然后識(shí)別這個(gè)對(duì)象的屬性。對(duì)象具備的屬性都是靜態(tài)屬性，如足球運(yùn)動(dòng)員有一個(gè)鼻子、兩條腿等，這些屬性如圖1.5所示。

接著識(shí)別這個(gè)對(duì)象的動(dòng)態(tài)行為，即足球運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作，如跳躍、轉(zhuǎn)身等，這些行為都是這個(gè)對(duì)象基于其屬性而具有的動(dòng)作，這些行為如圖1.6所示。

識(shí)別出這個(gè)對(duì)象的屬性和行為后，這個(gè)對(duì)象就被定義完成了，然后根據(jù)足球運(yùn)動(dòng)員具有的特性制定要射進(jìn)對(duì)方球門的具體方案以解決問(wèn)題。

究其本質(zhì)，所有的足球運(yùn)動(dòng)員都具有以上的屬性和行為，可以將這些屬性和行為封裝起來(lái)以描述足球運(yùn)動(dòng)員這類人。由此可見(jiàn)，類實(shí)質(zhì)上就是封裝對(duì)象屬性和行為的載體，而對(duì)象則是類抽象出來(lái)的一個(gè)實(shí)例。這也是進(jìn)行面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的核心思想，即把具體事物的共同特征抽象成實(shí)體概念，有了這些抽象出來(lái)的實(shí)體概念，就可以在編程語(yǔ)言的支持下創(chuàng)建類，因此說(shuō)類是那些實(shí)體的一種模型，具體如圖1.7所示。

在圖1.7中，通過(guò)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想可以建立現(xiàn)實(shí)世界中具體事物、實(shí)體概念與編程語(yǔ)言中類、對(duì)象之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1.4.2　面向?qū)ο蟮娜筇卣?/h4>

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)實(shí)際上就是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的對(duì)象進(jìn)行建模操作。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的特征主要可以概括為封裝性、繼承性和多態(tài)性，接下來(lái)針對(duì)這3種特性進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

1. 封裝性

封裝性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的核心思想。它是指將對(duì)象的屬性和行為封裝起來(lái)，其載體就是類，類通常對(duì)客戶隱藏其實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，這就是封裝的思想。例如，計(jì)算機(jī)的主機(jī)是由內(nèi)存條、硬盤、風(fēng)扇等部件組成，生產(chǎn)廠家把這些部件用一個(gè)外殼封裝起來(lái)組成主機(jī)，用戶在使用該主機(jī)時(shí)，無(wú)須關(guān)心其內(nèi)部的組成及工作原理，如圖1.8所示。

2. 繼承性

繼承性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)提高重用性的重要措施。繼承性體現(xiàn)了特殊類與一般類之間的關(guān)系。當(dāng)特殊類包含了一般類的所有屬性和行為，并且特殊類還可以有自己的屬性和行為時(shí)，稱作特殊類繼承了一般類。一般類又稱為父類或基類，特殊類又稱為子類或派生類。例如，已經(jīng)描述了汽車模型這個(gè)類的屬性和行為，如果需要描述一個(gè)小轎車類，只需讓小轎車類繼承汽車模型類，然后再描述小轎車類特有的屬性和行為，而不必再重復(fù)描述一些在汽車模型類中已有的屬性和行為，如圖1.9所示。

3. 多態(tài)性

多態(tài)性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的重要特征。生活中也常存在多態(tài)性，例如，學(xué)校的下課鈴聲響了，這時(shí)有學(xué)生去買零食，有學(xué)生去打球，有學(xué)生在聊天。不同的人對(duì)同一事件產(chǎn)生了不同的行為，這就是多態(tài)性在日常生活中的表現(xiàn)。程序中的多態(tài)是指一種行為對(duì)應(yīng)著多種不同的實(shí)現(xiàn)。例如，在一般類中說(shuō)明了一種求幾何圖形面積的行為，這種行為不具有具體含義，因?yàn)樗](méi)有確定具體的幾何圖形。然后再定義一些特殊類，如三角形、正方形、梯形等，它們都繼承自一般類。不同的特殊類都繼承了一般類的求面積的行為，可以根據(jù)具體的不同幾何圖形使用求面積公式，重新定義求面積行為的不同實(shí)現(xiàn)，使之分別實(shí)現(xiàn)求三角形、正方形、梯形等面積的功能，如圖1.10所示。

綜上所述，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)就是通過(guò)建立一些類以及它們之間的關(guān)系來(lái)解決問(wèn)題。編程者要根據(jù)對(duì)象間的關(guān)系，建立類的體系，明確它們之間是構(gòu)成關(guān)系還是類屬關(guān)系，從而確定類之間是包含、引用還是繼承。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的一個(gè)很大特點(diǎn)是支持代碼的重用，這就要求可重用的類一定要抓住不同實(shí)體間的共性特征。當(dāng)類的定義初步完成后，編程者就可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)事物中對(duì)象的行為、對(duì)象之間的協(xié)作關(guān)系對(duì)具體工作細(xì)化模塊，并對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行有機(jī)組裝，也就是利用對(duì)象進(jìn)行模塊化編程。