提到面向对象,相信很多人都不陌生,随口都可以说出面向对象的四大特性:封装、抽象、继承、多态。实际上,面向对象这个概念包含的内容还不止这些
本文从基础讲起,会讲到一些概念和知识点,为学习后面更加细化的内容做一个铺垫
面向对象编程和面向对象编程语言
- 面向对象编程的英文缩写是 OOP,全称是 Object Oriented Programming。对应地,面向对象编程语言的英文缩写是 OOPL,全称是 Object Oriented Programming Language
- 面向对象编程中有两个非常重要、非常基础的概念,那就是类(class)和对象(object)
- 这两个概念最早出现在 1960 年,在 Simula 这种编程语言中第一次使用
- 面向对象编程这个概念第一次被使用是在 Smalltalk 这种编程语言中。Smalltalk 被认为是第一个真正意义上的面向对象编程语言
- 1980 年左右,C++ 的出现,带动了面向对象编程的流行,也使得面向对象编程被越来越多的人认可。直到今天,如果不按照严格的定义来说,大部分编程语言都是面向对象编程语言,比如 Java、C++、Go、Python、C#、Ruby、JavaScript、Objective-C、Scala、PHP、Perl 等等。除此之外,大部分程序员在开发项目的时候,都是基于面向对象编程语言进行的面向对象编程
- 以上是面向对象编程的大概发展历史,那究竟什么是面向对象编程?什么语言才算是面向对象编程语言呢?
- 面向对象编程是一种编程范式或编程风格。它以类或对象作为组织代码的基本单元,并将封装、抽象、继承、多态四个特性,作为代码设计和实现的基石
- 面向对象编程语言是支持类或对象的语法机制,并有现成的语法机制,能方便地实现面向对象编程四大特性(封装、抽象、继承、多态)的编程语言
- 一般来讲, 面向对象编程都是通过使用面向对象编程语言来进行的,但是,不用面向对象编程语言,我们照样可以进行面向对象编程。反过来讲,即便我们使用面向对象编程语言,写出来的代码也不一定是面向对象编程风格的,也有可能是面向过程编程风格的
- 在技术圈里,封装、抽象、继承、多态并不是固定地被叫作“四大特性”(features),也有人称它们为面向对象编程的四大概念(concepts)、四大基石(cornerstones)、四大基础(fundamentals)、四大支柱(pillars)等等,我们这里统一把它们叫作“四大特性”
如何识别面向对象编程语言?
- 如果按照刚刚我们给出的严格的面向对象编程语言的定义,前面提到的有些编程语言,并不是严格意义上的面向对象编程语言,比如 JavaScript,它不支持封装和继承特性,按照严格的定义,它不算是面向对象编程语言,但在某种意义上,它又可以算得上是一种面向对象编程语言。我为什么这么说呢?到底该如何判断一个编程语言是否是面向对象编程语言呢?
- 实际上,对于什么是面向对象编程、什么是面向对象编程语言,并没有一个官方的、统一的定义。而且,从 1960 年,也就是 60 年前面向对象编程诞生开始,这两个概念就在不停地演化,所以,也无法给出一个明确的定义,也没有必要给出一个明确定义
- 面向对象编程从字面上,按照最简单、最原始的方式来理解,就是将对象或类作为代码组织的基本单元,来进行编程的一种编程范式或者编程风格,并不一定需要封装、抽象、继承、多态这四大特性的支持。但是,在进行面向对象编程的过程中,人们不停地总结发现,有了这四大特性,我们就能更容易地实现各种面向对象的代码设计思路
- 比如,我们在面向对象编程的过程中,经常会遇到 is-a 这种类关系(比如狗是一种动物),而继承这个特性就能很好地支持这种 is-a 的代码设计思路,并且解决代码复用的问题,所以,继承就成了面向对象编程的四大特性之一。但是随着编程语言的不断迭代、演化,人们发现继承这种特性容易造成层次不清、代码混乱,所以,很多编程语言在设计的时候就开始摒弃继承特性,比如 Go 语言。但是,我们并不能因为它摒弃了继承特性,就一刀切地认为它不是面向对象编程语言了
- 只要某种编程语言支持类或对象的语法概念,并且以此作为组织代码的基本单元,那就可以被粗略地认为它就是面向对象编程语言了。至于是否有现成的语法机制,完全地支持了面向对象编程的四大特性、是否对四大特性有所取舍和优化,可以不作为判定的标准。基于此,我们才有了前面的说法,按照严格的定义,很多语言都不能算得上面向对象编程语言,但按照不严格的定义来讲,现在流行的大部分编程语言都是面向对象编程语言
什么是面向对象分析和面向对象设计?
- 前面我们讲了面向对象编程(OOP),实际上,跟面向对象编程经常放到一块儿来讲的还有另外两个概念,那就是面向对象分析(OOA)和面向对象设计(OOD)。面向对象分析英文缩写是 OOA,全称是 Object Oriented Analysis;面向对象设计的英文缩写是 OOD,全称是 Object Oriented Design。OOA、OOD、OOP 三个连在一起就是面向对象分析、设计、编程(实现),正好是面向对象软件开发要经历的三个阶段
- 什么是面向对象分析和设计。这两个概念相对来说要简单一些。面向对象分析与设计中的“分析”和“设计”这两个词,我们完全可以从字面上去理解,不需要过度解读,简单类比软件开发中的需求分析、系统设计即可
- 之所以在前面加“面向对象”这几个字,是因为我们是围绕着对象或类来做需求分析和设计的。分析和设计两个阶段最终的产出是类的设计,包括程序被拆解为哪些类,每个类有哪些属性方法,类与类之间如何交互等等。它们比其他的分析和设计更加具体、更加落地、更加贴近编码,更能够顺利地过渡到面向对象编程环节。这也是面向对象分析和设计,与其他分析和设计最大的不同点
- 简单点讲,面向对象分析就是要搞清楚做什么,面向对象设计就是要搞清楚怎么做,面向对象编程就是将分析和设计的的结果翻译成代码的过程
什么是 UML?是否需要 UML?
- 讲到面向对象分析、设计、编程,我们就不得不提到另外一个概念,那就是 UML(Unified Model Language),统一建模语言。很多讲解面向对象或设计模式的书籍,常用它来画图表达面向对象或设计模式的设计思路
- 实际上,UML 是一种非常复杂的东西。它不仅仅包含我们常提到类图,还有用例图、顺序图、活动图、状态图、组件图等。在我看来,即便仅仅使用类图,学习成本也是很高的。就单说类之间的关系,UML 就定义了很多种,比如泛化、实现、关联、聚合、组合、依赖等
- 要想完全掌握,并且熟练运用这些类之间的关系,来画 UML 类图,肯定要花很多的学习精力。而且,UML 作为一种沟通工具,即便你能完全按照 UML 规范来画类图,可对于不熟悉的人来说,看懂的成本也还是很高的
- 为了文档化软件设计或者方便讨论软件设计,大部分情况下,我们随手画个不那么规范的草图,能够达意,方便沟通就够了,而完全按照 UML 规范来将草图标准化,所付出的代价是不值得的
- 个人建议可以不用画的那么标准,但是一定要团队内达成共识
小结
- 面向对象编程是一种编程范式或编程风格。它以类或对象作为组织代码的基本单元,并将封装、抽象、继承、多态四个特性,作为代码设计和实现的基石
- 面向对象编程语言是支持类或对象的语法机制,并有现成的语法机制,能方便地实现面向对象编程四大特性(封装、抽象、继承、多态)的编程语言
- 如果按照严格的的定义,需要有现成的语法支持类、对象、四大特性才能叫作面向对象编程语言。如果放宽要求的话,只要某种编程语言支持类、对象语法机制,那基本上就可以说这种编程语言是面向对象编程语言了,不一定非得要求具有所有的四大特性
- 面向对象编程一般使用面向对象编程语言来进行,但是,不用面向对象编程语言,我们照样可以进行面向对象编程。反过来讲,即便我们使用面向对象编程语言,写出来的代码也不一定是面向对象编程风格的,也有可能是面向过程编程风格的
- 简单点讲,面向对象分析就是要搞清楚做什么,面向对象设计就是要搞清楚怎么做。两个阶段最终的产出是类的设计,包括程序被拆解为哪些类,每个类有哪些属性方法、类与类之间如何交互等等