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-设计篇本课程将深入探讨面向对象设计原则和实践，帮助你理解和应用面向对象方法解决软件开发问题。设计的目标可维护性易于修改和扩展，以适应未来需求的变化。可重用性设计组件能够在不同的项目中重复使用，减少重复开发工作。可扩展性能够轻松地添加新功能或修改现有功能，以满足不断变化的需求。效率高效地利用资源，以最大限度地提高性能和响应速度。设计模式概述1什么是设计模式？设计模式是一套被反复使用、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它代表着最佳实践，是对特定问题的最佳解决方案。2设计模式的作用提高代码的可复用性、可维护性和可扩展性，降低开发成本，提高开发效率，促进代码规范和质量。3设计模式的分类创建型模式、结构型模式和行为型模式。类图的设计类图是面向对象分析与设计中最重要的图之一，它用来描述系统中类的静态结构。类图中包含了类、属性、方法、关系等元素，通过这些元素可以清晰地展示出系统中各类的相互关系。继承的设计代码复用子类继承父类，复用父类的属性和方法，减少代码冗余。扩展功能子类可以添加新的属性和方法，扩展父类的功能。多态性子类可以重写父类的方法，实现多态性，提高代码的灵活性。组合和依赖的设计组合组合是一种“has-a”关系，它表示一个类拥有另一个类的对象。例如，一个汽车类可能包含一个发动机类对象。依赖依赖是一种“uses-a”关系，它表示一个类使用另一个类的服务。例如，一个汽车类可能依赖于一个加油站类来获取汽油。关联的设计关联关系表示两个类之间的一种语义上的联系,例如,教师和学生之间存在关联关系。关联方向关联关系可以是单向的或双向的,例如,学生关联老师,而老师也关联学生。关联多重性表示一个类中的对象可以关联另一个类中的多少个对象,例如,一辆汽车可以关联多张地图。多态的设计多种形式多态是指同一个方法名在不同类型对象上具有不同的行为。灵活代码多态允许程序根据对象类型调用不同的方法，提升代码的灵活性。代码复用通过多态，可以使用相同的接口来处理不同类型的对象，减少代码重复。抽象类和接口的设计抽象类抽象类可以定义抽象方法，用于描述类的通用行为，但不能直接实例化。接口接口定义一组方法，用于描述类的功能，但没有方法的实现，需要子类实现接口方法。多态抽象类和接口可以实现多态性，允许使用同一个接口访问不同类型的对象。设计原则概述设计原则设计原则提供了一套指导方针，帮助软件工程师构建高质量、可维护的系统。这些原则强调可读性、可扩展性和可重用性。目的通过遵循这些原则，开发人员可以创建更易于理解、修改和扩展的代码，从而提高软件的整体质量和效率。单一职责原则关注点分离每个类或模块应该只负责一个特定功能或职责。可维护性增强职责分离使代码更容易理解、修改和维护。协作效率提升职责清晰减少了不同模块之间的依赖和冲突。开闭原则对扩展开放，对修改关闭。通过扩展而非修改来满足需求变化。利用接口、抽象类、设计模式等实现。里氏替换原则概念子类型必须能够替换掉它们的父类型。优势提高代码的可维护性和可扩展性。应用场景在继承和多态的设计中。依赖倒置原则高层模块不应该依赖于低层模块两者都应该依赖于抽象抽象不应该依赖于细节细节应该依赖于抽象接口隔离原则避免过度依赖接口不应该强迫客户端依赖它们不需要的方法，这会导致接口膨胀。细化接口将大型接口分解成更小的、特定于客户端的接口，减少依赖，提高灵活性。提高可维护性通过减少接口之间的依赖关系，更容易修改和维护代码，降低耦合度。迪米特法则1最小知识原则一个对象应该对其他对象尽可能少的了解。2减少耦合通过限制对象之间的相互依赖关系，降低维护和修改的难度。3提高可维护性当一个类发生变化时，影响范围可以控制在最小范围内。设计模式简介设计模式是一套被反复使用、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它代表了最佳实践，通过提供经过验证的解决方案来解决常见的设计问题。设计模式能够提高代码的可重用性、可扩展性和可维护性，让代码更易于理解和修改。创建型模式工厂模式抽象工厂模式原型模式建造者模式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。适配器模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。装饰模式动态地给一个对象添加一些额外的职责。就扩展功能而言，装饰模式比生成子类更为灵活。代理模式为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。代理模式可以用来对真实对象进行保护或增强。外观模式为子系统中的一组接口提供一个一致的接口，外观模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更容易使用。行为型模式责任链模式将请求传递给一连串对象，直到某个对象处理它为止。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来参数化客户。解释器模式定义一种语言的文法，并提供一个解释器来解释该语言的句子。案例分析1：简单工厂模式1创建对象隐藏具体实现2工厂类统一入口3产品类具体实现案例分析2：策略模式定义策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以互相替换。应用策略模式允许在运行时选择不同的算法。优势提高代码的灵活性和可维护性。案例分析3：装饰模式1基本功能装饰模式为对象添加额外的职责2灵活扩展通过装饰类，无需修改原有类3组合使用多个装饰类可组合，提供更丰富功能设计模式选择的原则适用性选择合适的模式，根据具体的问题和场景，选择最适合的模式来解决问题。可扩展性选择易于扩展的模式，以便在未来可以轻松地添加新的功能或修改现有功能。可维护性选择易于维护的模式，方便开发人员理解和维护代码。性能选择高效的模式，尽量避免性能瓶颈。设计模式与面向对象设计面向对象设计设计模式是对面向对象设计原则的具体应用。复用性设计模式提供可复用的解决方案，减少重复编码，提高代码质量。可扩展性设计模式可以方便地扩展和修改系统，适应未来需求变化。设计模式的使用场景提高代码可重用性设计模式提供预定义的解决方案，可以应用于各种场景，从而减少代码重复。增强代码可读性使用设计模式使代码更易于理解和维护，便于团队协作。简化代码修改当需求变更时，设计模式可以隔离变化，减少代码修改范围。设计模式的优缺点优点代码复用性高，可读性好，易于维护。缺点设计模式的学习曲线比较陡峭，需要花费时间和精力去学习和理解。设计模式的发展趋势1微服务架构微服务架构的兴起促使设计模式在分布式环境中的应用得到更多关注。2云原生技术云计算和容器化技术推动设计模式的演进，以适应云环境的动态性和可扩展性。3人工智能与机器学习AI和