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JAVA数据结构_面向对象三大基本特征和五大基本原则

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一、三大基本特征:封装、继承、多态

1、封装

封装就是隐藏对象的属性和实现细节,仅对外公开接口,控制在程序中属性的读和修改的访问级别,将抽象得到的数据和行为(或功能)相结合,形成一个有机的整体,也就是将数据与操作数据的源代码进行有机的结合,形成“类”,其中数据和函数都是类的成员。

封装的目的是增强安全性和简化编程,使用者不必了解具体的实现细节,而只是要通过外部接口,以特定的访问权限来使用类的成员。

面相对象的不就是使用程序处理事情时以对象为中心去分析吗,与面向过程不同,面向过程关心处理的逻辑、流程等问题,而不关心事件主体。而面向对象即面向主体,所以我们在解决问题时应该先进行对象的封装(对象是封装类的实例,比如张三是人,人是一个封装类,张三只是对象中的一个实例、一个对象)。比如我们日常生活中的小兔子、小绵羊都可以封装为一个类。

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比如兔子的属性有两只耳朵、四只腿、一双眼睛、三瓣嘴等;行为(功能)有跑、跳、吃素等。

2、继承

继承是面向对象的基本特征之一,继承机制允许创建分等级层次的类。继承就是子类继承父类的特征和行为,使得子类对象(实例)具有父类的实例域和方法,或子类从父类继承方法,使得子类具有父类相同的行为。类似下面这个图:

DA000000015

我们在上面已经封装了兔子这个类,其他动物也一样可以进行封装。在封装过程中我们发现兔子、绵羊这两个类具有相似的功能或特性如吃草,所以我们可以抽取共有特征和方法形成高一层的类,如这里的食草动物、食肉动物。继承之间是子父类的关系。继承机制可以很好的描述一个类的生态,也提高了代码复用率,在Java中的Object类是所有类的超类,常称作上帝类。

3、多态

多态同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。是指一个类实例(对象)的相同方法在不同情形有不同表现形式。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。这意味着,虽然针对不同对象的具体操作不同,但通过一个公共的类,它们(那些操作)可以通过相同的方式予以调用。

面向对象有三大特点:封装、继承、多态。(如果要回答四个,可加上抽象性这一特点)

4.抽象性:

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。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,一是过程抽象,二是数据抽象。

多态的优点:

  • 1. 消除类型之间的耦合关系
  • 2. 可替换性
  • 3. 可扩充性
  • 4. 接口性
  • 5. 灵活性
  • 6. 简化性

多态存在的三个必要条件

  • 继承
  • 重写(子类继承父类后对父类方法进行重新定义)
  • 父类引用指向子类对象

简言之,多态其实是在继承的基础上的。比如说今天我们要去动物园参观动物,那么你说我们去参观兔子、参观绵羊、参观狮子、参观豹子都是对的,但你不能说我们去参观汽车。在这个例子中,子类具有多态性:除了使用自己的身份,还能充当父类。

二、五大基本原则

1、单一职责原则(SRP)

一个类应该有且只有一个去改变它的理由,这意味着一个类应该只有一项工作。

比如在职员类里,将工程师、销售人员、销售经理这些情况都放在职员类里考虑,其结果将会非常混乱,在这个假设下,职员类里的每个方法都要if else判断是哪种情况,从类结构上来说将会十分臃肿。

2、开放封闭原则(OCP)

对象或实体应该对扩展开放,对修改封闭。

更改封闭即是在我们对模块进行扩展时,勿需对源有程序代码和DLL进行修改或重新编译文件!这个原则对我们在设计类的时候很有帮助,坚持这个原则就必须尽量考虑接口封装,抽象机制和多态技术!

3、里氏替换原则(LSP)

在对象 x 为类型 T 时 q(x) 成立,那么当 S 是 T 的子类时,对象 y 为类型 S 时 q(y) 也应成立。(即对父类的调用同样适用于子类)

4、依赖倒置原则(DIP)

高层次的模块不应该依赖于低层次的模块,他们都应该依赖于抽象。具体实现应该依赖于抽象,而不是抽象依赖于实现。

可以这样理解,上面我举例子的时候先说了兔子和绵羊,然后才推出食草动物。但如果我们继续认识了牛、马等食草动物,我们会发现我们需要不断调整食草动物的描述,这样程序会变得僵化,所以我们不应该让子类依赖于实体,不应该让父类模块依赖于子类模块。所以我们需要将食草动物设计为抽象类,即抽象类或接口。这样下层只需要实现相应的细节而不会影响父类。

5、接口隔离原则(ISP)

不应强迫客户端实现一个它用不上的接口,或是说客户端不应该被迫依赖它们不使用的方法,使用多个专门的接口比使用单个接口要好的多!

比如,为了减少接口的定义,将许多类似的方法都放在一个接口中,最后会发现,维护和实现接口的时候花了太多精力,而接口所定义的操作相当于对客户端的一种承诺,这种承诺当然是越少越好,越精练越好,过多的承诺带来的就是你的大量精力和时间去维护!

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