Java 面向对象基本思想的诠释

什么是面向对象?

什么是面向对象?面向对象是一种新兴的程序设计方法,或者是一种新的程序设计规范(paradigm),其基本思想是使用对象、类、继承、封装、消息等基本概念来进行程序设计。从现实世界中客观存在的事物(即对象)出发来构造软件系统,并且在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式。开发一个软件是为了解决某些问题,这些问题所涉及的业务范围称作该软件的问题域。其应用领域不仅仅是软件,还有计算机体系结构和人工智能等。

对象是面向对象编程的核心部分,是实际存在的具体实体,具有明确定义的状态和行为;对象其实就是“数据”和“函数”的封装体,其中:数据表示自身的状态,也称作“属性”或“成员数据”;函数表示自身的功能,也称作“方法”或“成员函数”。

世间万物都是一个对象,那在java程序中,可以用java语言把这些对象虚拟话,然后对象会有自己的属性和方法等等,当你new一个对象的时候,你就可以引用它的方法和属性,这就是面相对象。

对象是人们要进行研究的任何事物,从简单的一个小分子到复杂的汽车飞机都可以看做对象,只是有时对象要根据人们研究问题的需要来确定,对象不一定是具体的,有时也可以表示抽象的规则或计划。

我们经常所说的“对象”,一班指的是解决信息领域内所遇到问题的方法。特别是应用软件技术来决问题的方法。如我们经常碰到的面向对象的编程(Object-Oriented Programming)、面向对象的分析(Object-Oriented Analysis)、面向对象的设计(Object-Oriented Design)等。应用前面所介绍的关于对象的概念,可以对这些问题做进一步的分析。在面对较复杂的系统,我们可以将它作为一个对象来进行分析。一个系统(解决某个问题的全套解决方案)作为一个对象,可以由多个部分组成。同样,这个对象也可以由多个对象组成。对于同类的事物,可以由一个对象来表示。这样做的益处是显而易见的,它灵活而高效,可以大大减轻设计人员的工作量,简化实际的模型。举一个例子。在关系型数据库的设计当中,我们可以把一个元组当作对象,给它定义一组操作方法。这些方法将适用于所有元组,从而我们不必在更大的范围内去细致的考虑不同的元组(如判断一个元素是否合法):因为它们有一组公共的面向本身的方法,它们“自己”可以“解决”自己的问题。更上一层的对象可以是一个表、视图等。表对象在元组对象的基础上又有它们自己的方法,如增加、删除等。从这个层面上讲,它也只需要做“自己”的事情,因为有元组对象的支持,它无须去考虑像元素是否合法这类的事情。甚至,有时为了满足我们还可以将元素或表群当作时对象并定义它们自己的方法。这样,更能显示面向对象的优势。

Java面向对象的四个特征

1.抽象:

把相同的或相似的对象归为一类的这个过程就是抽象,所以,抽象就是分析问题的方法;

抽象——就是忽略一个主题中与当前目标无关的那些方面,以便更充分地注意与当前目标有关的方面。(就是把现实世界中的某一类东西,提取出来,用程序代码表示,抽象出来一般叫做类或者接口。)抽象并不打算了解全部问题,而只是选择其中的一部分,暂时不用部分细节。抽象包括两个方面,一是数据抽象,二是过程抽象。

数据抽象——就是用代码的形式表示现时世界中一类事物的特性,就是针对对象的属性。比如建立一个鸟这样的类,鸟都有以下属性:一对翅膀、两只脚、羽毛等。抽象出来的类都是鸟的属性,或者成员变量。

过程抽象——就是用代码形式表示现实世界中事物的一系列行为,就是针对对象的行为特征。比如鸟会飞、会叫等。抽象出来的类一般都是鸟的方法。

抽象的基本原则:

只关心主要问题,而不关心次要问题;

只关心主要矛盾,而不关心次要矛盾;

只关心相同的东西,而不关心不同的东西;

只关心问题是什么,能够完成什么,而不关心怎样去完成。

抽象的过程其实就是面向对象编程的核心思想。

2.继承:

继承是指一个对象从另一个对象中获得属性的过程.是面向对象程序设计的三大原则之二,它支持按层次分类的概念.例如,黑种人是人的一种,美国人有时白种人的一种,.如果不使用层次的概念,每个对象需要明确定义各自的全部特征.通过层次分类方式,一个对象只需要在它的类中定义是它成为唯一的 各个属性,然后从父类中继承它的通用属性.因此,正是由于继承机制,才使得一个对象可以成为一个通用类的一个特定实例.一个深度继承的子类将继承它在类层次中的每个祖先的所有属性。

继承与封装可以互相作用.如果一个给定的类封装了某些属性,它的任何子类将会含有同样得属性,另加各个子类所有得属性.这是面向对象程序在复杂性上呈线性而非几何增长的一个重要概念.新的子类继承其所有祖先的所有属性.子类和系统中的其他代码不会产生无法预料的交互作用。

继承是一种联结类的层次模型,并且允许和鼓励类的重用,它提供了一种明确表述共性的方法。对象的一个新类可以从现有的类中派生,这个过程称为类继承。新类继承了原始类的特性,新类称为原始类的派生类(子类),而原始类称为新类的基类(父类)。派生类

可以从它的基类那里继承方法和实例变量,并且类可以修改或增加新的方法使之更适合特殊的需要。因此可以说,继承是为了重用父类代码,同时为实现多态性作准备。

继承就是重用现有的类来生成新类的一种特征;

通俗地讲就是从现有的类(即父类或基类)创建新类(子类或派生类)的过程;

现实生活中,继承可以达到财产重用的目的,而在Java中,继承可以使代码重用。

3.封装:

面向对象最基础的一个特性,封装性,封装是根据需要,把代码和指令代码捆在一起,就像一个保护器,防止外界代码随意的访问,而是根据该保护器定义的接口来控制,封装的好处是根据问题的需要,封装代码的好处是每个人都知道怎样访问代码,进而无需考虑实现细节就能直接使用它,也不用担心其他的一些副作用。

在JAVA中,最基本的封装单元是类,一个类定义着将由一组对象所共享的行为(数据和代码).一个类的每个对象均包含它所定义的结构与行为,这些对象就好象是一个模子铸造出来的.所以对象也叫做类的实例。

在定义一个类时,需要指定构成该类的代码与数据.特别是,类所定义的对象叫做成员变量或实例变量.操作数据的代码叫做成员方法.方法定义怎样使用成员变量,这意味着类的行为和接口要由操作实例数据的方法来定义。

由于类的用途是封装复杂性,所以类的内部有隐藏实现复杂性的机制.所以JAVA中提供了私有和公有的访问模式,类的公有接口代表外部的用户应该知道或可以知道的每件东西.私有的方法数据只能通过该类的成员代码来访问.这就可以确保不会发生不希望的事情。

封装是把过程和数据包围起来,对数据的访问只能通过已定义的界面。面向对象计算始于这个基本概念,即现实世界可以被描绘成一系列完全自治、封装的对象,这些对象通过一个受保护的接口访问其他对象。封装隐藏了类的内部实现机制,从而可以在不影响使用者的前提下改变类的内部结构,同时保护了数据。

4. 多态性:

多态是指一个方法只能有一个名称,但可以有许多形态,也就是程序中可以定义多个同名的方法,用"一个接口,多个方法"来描述.可以通过方法的参数和类型引用。多态使得对象间交互更为灵活。多态是指同一函数在不同的类中有不同的实现;多态的好处就是使类更灵活,更便于扩充。

多态性是指允许不同类的对象对同一消息作出响应。多态性包括参数化多态性和包含多态性。多态性语言具有灵活、抽象、行为共享、代码共享的优势,很好的解决了应用程序函数同名问题。总的来说,方法的重写、重载与动态链接构成多态性。Java引入多态的概念原因之一就是弥补类的单继承带来的功能不足。(为规避C++中多继承造成的复杂继承问题,java采用单继承。)

动态链接——对于父类中定义的方法,如果子类中重写了该方法,那么父类类型的引用将会调用子类中的这个方法,这就是动态链接。

 
注意:继承与重载:一是子类与父类的关系,二是重载方法的调用问题。

子类对象可以直接当成父类对象使用,但反过来就不可以。举例来说,人是父类,学生是人的子类,所以学生对象一定具备人对象的属性,但是人对象就未必具有学生对象的特性。所以学生对象可以当做人对象来使用,但是人对象就不能当做学生对象使用。注意当把子类对象当成父类对象使用时,子类对象将失去所有的子类特性,只保留与父类同名的属性和方法(同名方法不仅是函数名相同,而且参数类型也要一样,否则不予保留)。此时可以对父类方法进行重写。

一个类中如果定义了重载的方法,则系统在调用方法时,会根据参数的类型自动选择调用合适的方法。

封装,继承,多态的组合使用 :

在由封装,继承,多态所组成的环境中,程序员可以编写出比面向过程模型更健壮,更具扩展性的程序.经过仔细设计的类层次结构是重用代码的基础.封装能让程序员不必修改公有接口的代码即可实现程序的移植.多态能使程序员开发出简洁,易懂,易修改的代码.同样,通过使用面向对象的设计原则,程序员可以把一个复杂程序的各个构件组合在一起,形成一个一致,健壮,可维护的程序

总的来说,所谓封装,就是通过定义类并且给类的属性和方法加上访问控制来抽象事物的本质特性。所谓继承,就是代码重用,而多态,从另外一个角度分割了接口和实现。

理解了之后这些之后,想必你对面向对象会有一个新的认识,那么,接下来,可以找个小的程序题,或者生活中的某个应用,来自己设计并实现它吧。

编程来源于生活,又回归与生活。

类和对象的区别

类是用来描述实体的“模板”或“原型”;

对象是实际的实体,每一个对象都是类的一个具体实例;

类用来定义对象所有的属性和方法,同一类的所有对象都拥有相同的特征和操作;

可以将类理解成生产产品的模具,而对象则是根据此模具生产的一个个产品。

小结

1.对象由状态(属性)和行为(方法)组成;
2.类是具有相同属性和方法的对象的集合;
3.封装可以隐藏对象实现的具体细节;
4.必须先实例化类的对象,才可以访问到其中的成员;
5.成员运算符用于访问对象的成员;
6.成员可以定义为公有,也可以定义为私有;
7.构造方法一般用来初始化对象中的数据成员;
8.如果不定义构造方法,将有默认的构造方法,一旦定义,默认的构造方法自动消失。


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