面向对象的分析与设计课件-设计篇

面向对象的分析与设计-设计篇面向对象的设计是将现实世界中的事物抽象成对象，并定义对象的属性和行为。对象之间的交互形成了系统，满足特定需求。设计过程概述1需求分析理解业务需求2设计设计软件架构3编码将设计转换为代码4测试确保软件质量5部署将软件发布到生产环境面向对象的设计过程是一个迭代的循环过程，每个阶段都可能需要重复，不断细化和完善设计。识别用例理解用户需求用例描述系统用户如何与系统交互，例如登录、查询数据等。识别用例可以帮助我们理解用户需要系统完成什么任务。建立系统边界用例图将用户、系统和系统外部的交互联系起来，明确了系统的边界，即系统应该完成什么，不应该完成什么。明确系统功能通过识别用例，我们可以明确系统需要实现哪些功能，并根据这些功能设计系统模块、类和方法。确定类关系继承继承是一种“is-a”关系，表示子类继承了父类的属性和方法。子类可以扩展父类，添加新的属性和方法。关联关联是一种“has-a”关系，表示两个类之间存在某种关联。关联可以是单向或双向的，可以是聚合或组合关系。设计类类定义类定义包括类名、属性、方法和访问控制。构造函数构造函数用于创建类实例，并初始化属性。方法定义方法是类可以执行的操作，定义了类如何响应外部请求。类图和包图类图是面向对象设计中最重要的图之一，用于描述类之间的关系，包括继承、关联、聚合和组合。包图则用于描述系统中的包结构，以及包之间的依赖关系。类图和包图能够清晰地展现系统的结构和设计，方便开发者理解和维护代码，也能够帮助团队成员更好地协作。构造类构造类是面向对象编程中的重要概念，它允许你在创建对象时初始化其属性。1定义构造函数指定类的初始化方法2参数传递通过参数为属性赋初始值3初始化属性确保对象在创建时处于有效状态通过构造函数，你可以确保对象在创建时被正确地初始化，从而避免出现错误或不一致的行为。属性和方法属性属性是类中用来描述对象特征的数据成员。例如，一个人类的类可以包含属性，如姓名、年龄和身高。方法方法是类中用来描述对象行为的函数成员。例如，一个人类的类可以包含方法，如行走、说话和吃饭。访问控制11.公开任何人都可以访问类成员。22.私有只能在定义类的内部访问。33.受保护的子类可以访问，但在类外部不可见。44.包私有仅在同一个包中的类可以访问。类型和作用域数据类型数据类型定义变量可以存储的值的类型，如整数、浮点数或字符串。作用域作用域确定变量在代码中可访问的范围，例如局部变量或全局变量。实例通过代码示例，可以直观地理解类型和作用域的定义和使用。构造函数和析构函数11.构造函数在创建对象时自动调用，用于初始化对象。22.析构函数在对象销毁时自动调用，用于释放对象占用的资源。33.初始化顺序构造函数的调用顺序与类继承层次有关，先调用父类的构造函数，再调用子类的构造函数。44.释放资源析构函数用于清理资源，例如关闭文件、释放内存等。继承代码复用子类继承父类，无需重新编写代码，提高效率和可维护性。扩展功能子类可以扩展父类功能，添加新方法或属性，满足更多需求。代码组织通过继承，代码结构更清晰，便于管理，提高代码可读性。多态概念多态是指同一操作作用于不同的对象，产生不同的行为。例如，同一个方法在不同类中被重写，可以实现不同的功能。类型多态主要分为编译时多态和运行时多态。编译时多态通过重载实现，运行时多态通过重写实现。优点多态性可以提高代码的可扩展性和可维护性。它允许您在不修改现有代码的情况下添加新类型。例子在动物类中，定义一个叫“叫”的方法。不同的动物对象调用该方法会发出不同的声音。抽象类和接口抽象类定义共同特征，不允许实例化，包含抽象方法，提供模板。接口定义行为，不可实例化，包含抽象方法，实现多重继承。多态性通过接口或抽象类实现不同的实现方式。组合和聚合组合关系组合关系表示“拥有”或“包含”关系。组合关系中，一个对象被另一个对象拥有，并且其生命周期与拥有者相同。例如，汽车包含引擎。聚合关系聚合关系表示“整体与部分”的关系。聚合关系中，一个对象是另一个对象的组成部分，但可以独立于另一个对象存在。设计模式概述设计模式是软件设计中可复用的最佳实践，提供经过验证的解决方案，帮助解决常见问题，提升代码可读性、可维护性和可扩展性。创建型模式11.工厂模式工厂模式提供创建对象的接口，但让子类决定实例化哪个类。22.抽象工厂模式提供一个创建相关或依赖对象的接口，而无需指定它们的具体类。33.单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。44.建造者模式将一个复杂对象的构建与其表示分离，使同一个构建过程可以创建不同的表示。结构型模式适配器模式将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。适配器模式使原本接口不兼容的类可以协同工作。桥接模式将抽象部分与它的实现部分分离，使它们可以独立变化。它将接口和实现解耦，使两者可以独立扩展。组合模式将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”层次结构。它允许客户以一致的方式处理单个对象和组合对象。装饰模式动态地给一个对象添加一些额外的职责。它提供了一种灵活的方式在不改变原有类的情况下扩展对象的功能。行为型模式策略模式定义一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以互相替换。观察者模式定义对象之间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。模板方法模式定义一个操作中的算法骨架，而将一些步骤延迟到子类中。命令模式将一个请求封装成一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化，对请求排队或记录请求，以及支持可撤销的操作。重构概念重构是指在不改变软件外部行为的情况下，对软件内部结构进行调整的过程。重构的目标是提高代码的可读性、可维护性和可扩展性，以及降低代码的复杂度和耦合性。重构的目标提高代码质量重构可以优化代码结构，消除冗余，提高可读性和可维护性。降低维护成本简化代码逻辑，减少错误，降低维护难度，提高开发效率。增强代码可扩展性重构可以使代码更容易适应新的需求和功能，提高软件的灵活性。重构的方法重构方法重构是一种有条理地改进代码结构的技术。它侧重于代码的内部结构，而不是功能上的改变。重构可以帮助提高代码的可读性、可维护性和可扩展性，并降低代码的复杂度。重构策略重构通常从代码的“坏味道”开始。这些是代码中可以改进的迹象。例如，代码可能过于复杂、重复或难以理解。重构的最终目标是改进代码的质量，使其更容易理解、修改和维护。重构的技巧逐步重构不要一次性重构所有代码，而是逐步进行，每次只重构一个小的部分。测试驱动重构在重构之前，编写测试用例，确保重构后代码仍然可以正常工作。代码审查在重构后，进行代码审查，确保代码质量和可维护性。使用工具使用重构工具可以帮助您更轻松地进行重构，例如IntelliJIDEA、Eclipse等。代码的坏味道重复代码代码重复会导致难以维护，需要重复修改，增加错误风险。过长函数函数过长难以理解，难以调试，不利于代码重用。过大的类类过大职责不清晰，难以维护，难以复用。分散的代码代码分散难以找到，难以维护，难以理解。重构案例重构过程就是对代码进行优化和改进，以提高其可读性、可维护性和性能。重构不是为了完全重写代码，而是为了改善代码的结构和设计。代码重构可以帮助开发人员更容易地理解和维护代码，减少错误和bug的出现，提高代码的可扩展性和可重用性。因此，重构是一个非常重要的软件开发实践。重构后的代码重构后的代码更清晰、易于理解，并且提高了代码的可维护性。这使得代码更易于修改和扩展，同时降低了代码的复杂度。设计原则设计原则是指导软件设计和开发的指导方针，旨在提高软件的质量、可维护性和可扩展性。遵循设计原则可以帮助开发人员创建更健壮、更易于维护和扩展的软件系统。单一职责原则11.类职责单一每个类应该只负责一个特定功能，避免将多个不相关的功能耦合在一起。22.代码易维护职责单一的类更容易理解、修改和维护，降低了代码复杂度。33.低耦合性职责单一的类之间依赖关系较少，使代码更易于扩展和重用。44.易于测试职责单一的类更容易进行单元测试，提高了代码质量。开闭原则对扩展开放软件系统应该易于扩展新功能，而无需修改现有代码。对修改关闭在扩展功能时，尽量避免修改现有代码，以减少错误并保持代码稳定性。里氏替换原则定义子类型必须能够替换其基类型，而不改变程序的正确性。子类必须能够在不影响程序功能的情况下替换父类。示例假设有一个动物类，有“吃”和“睡”方法。狗和猫都是动物，但它们吃和睡的方式不同。如果狗可以替换动物类，那么它应该能够正确执行“吃”和“睡”方法，即使这些方法在狗中实现不同。依赖倒置原则高层模块不应依赖于低层模块两者都应该依赖于抽象抽象不应依赖于细节细节应依赖于抽象面向接口编程通过接口定义依赖关系接口隔离原则11