面向對象技術 (Object-Oriented Technology)面向對象技術強調在軟件開發(fā)過程中面向客觀世界或問題域中的事物,采用人類在認識客觀世界的過程中普遍運用的思維方法,直觀、自然地描述客觀世界中的有關事物。面向對象技術的基本特征主要有抽象性、封裝性、繼承性和多態(tài)性。
抽象性把眾多的事物進行歸納、分類是人們在認識客觀世界時經常采用的思維方法,“物以類聚,人以群分”就是分類的意思,分類所依據(jù)的原則是抽象。抽象(Abstract)就是忽略事物中與當前目標無關的非本質特征,更充分地注意與當前目標有關的本質特征。從而找出事物的共性,并把具有共性的事物劃為一類,得到一個抽象的概念。例如,在設計一個學生成績管理系統(tǒng)的過程中,考察學生張華這個對象時,就只關心他的班級、學號、成績等,而忽略他的身高、體重等信息。因此,抽象性是對事物的抽象概括描述,實現(xiàn)了客觀世界向計算機世界的轉化。將客觀事物抽象成對象及類是比較難的過程,也是面向對象方法的第一步。例如,將學生抽象成對象及類的過程。
封裝性封裝(Encapsulation)就是把對象的屬性和行為結合成一個獨立的單位,并盡可能隱蔽對象的內部細節(jié)。圖1-1中的學生類也反映了封裝性。封裝有兩個含義:一是把對象的全部屬性和行為結合在一起,形成一個不可分割的獨立單位。對象的屬性值(除了公有的屬性值)只能由這個對象的行為來讀取和修改;二是盡可能隱蔽對象的內部細節(jié),對外形成一道屏障,與外部的聯(lián)系只能通過外部接口實現(xiàn)。封裝是通過限制只有特定類的對象可以訪問這一特定類的成員,而它們通常利用接口實現(xiàn)消息的傳入傳出。舉個例子,接口能確保幼犬這一特征只能被賦予狗這一類。通常來說,成員會依它們的訪問權限被分為3種:公有成員、私有成員以及保護成員。有些語言更進一步:Java可以限制同一包內不同類的訪問;C#和VB.NET保留了為類的成員聚集準備的關鍵字:internal(C#)和Friend(VB.NET);Eiffel語言則可以讓用戶指定哪個類可以訪問所有成員。 封裝的信息隱蔽作用反映了事物的相對獨立性,可以只關心它對外所提供的接口,即能做什么,而不注意其內部細節(jié),即怎么提供這些服務。例如,用陶瓷封裝起來的一塊集成電路芯片,其內部電路是不可見的,而且使用者也不關心它的內部結構,只關心芯片引腳的個數(shù)、引腳的電氣參數(shù)及引腳提供的功能,利用這些引腳,使用者將各種不同的芯片連接起來,就能組裝成具有一定功能的模塊。封裝的結果使對象以外的部分不能隨意存取對象的內部屬性,從而有效地避免了外部錯誤對它的影響,大大減小了查錯和排錯的難度。另一方面,當對象內部進行修改時,由于它只通過少量的外部接口對外提供服務,因此同樣減小了內部的修改對外部的影響。同時,如果一味地強調封裝,則對象的任何屬性都不允許外部直接存取,要增加許多沒有其他意義,只負責讀或寫的行為。這為編程工作增加了負擔,增加了運行開銷,并且使得程序顯得臃腫。為了避免這一點,在語言的具體實現(xiàn)過程中應使對象有不同程度的可見性,進而與客觀世界的具體情況相符合。封裝機制將對象的使用者與設計者分開,使用者不必知道對象行為實現(xiàn)的細節(jié),只需要用設計者提供的外部接口讓對象去做。封裝的結果實際上隱蔽了復雜性,并提供了代碼重用性,從而降低了軟件開發(fā)的難度。
繼承性客觀事物既有共性,也有特性。如果只考慮事物的共性,而不考慮事物的特性,就不能反映出客觀世界中事物之間的層次關系,不能完整地、正確地對客觀世界進行抽象描述。運用抽象的原則就是舍棄對象的特性,提取其共性,從而得到適合一個對象集的類。如果在這個類的基礎上,再考慮抽象過程中各對象被舍棄的那部分特性,則可形成一個新的類,這個類具有前一個類的全部特征,是前一個類的子集,形成一種層次結構,即繼承結構。繼承(Inheritance)是一種聯(lián)結類與類的層次模型。繼承性是指特殊類的對象擁有其一般類的屬性和行為。繼承意味著“自動地擁有”,即特殊類中不必重新定義已在一般類中定義過的屬性和行為,而它卻自動地、隱含地擁有其一般類的屬性與行為。繼承允許和鼓勵類的重用,提供了一種明確表述共性的方法。一個特殊類既有自己新定義的屬性和行為,又有繼承下來的屬性和行為。盡管繼承下來的屬性和行為是隱式的,但無論在概念上還是在實際效果上,都是這個類的屬性和行為。當這個特殊類又被它更下層的特殊類繼承時,它繼承來的和自己定義的屬性和行為又被下一層的特殊類繼承下去。因此,繼承是傳遞的,體現(xiàn)了大自然中特殊與一般的關系。 [1] 在軟件開發(fā)過程中,繼承性實現(xiàn)了軟件模塊的可重用性、獨立性,縮短了開發(fā)周期,提高了軟件開發(fā)的效率,同時使軟件易于維護和修改。這是因為要修改或增加某一屬性或行為,只需在相應的類中進行改動,而它派生的所有類都自動地、隱含地作了相應的改動。 [1] 由此可見,繼承是對客觀世界的直接反映,通過類的繼承,能夠實現(xiàn)對問題的深入抽象描述,反映出人類認識問題的發(fā)展過程。 [1] 當一個類從多個父類繼承時,我們稱之為“多重繼承”。如一只狗既是吉娃娃犬又是牧羊犬(雖然事實上并不合邏輯)。多重繼承并不總是被支持的,因為它很難理解,又很難被好好使用。