《类设计的基本经验》课件

类设计的基本经验在设计和开发高质量的面向对象软件系统中,掌握类设计的基本经验是非常重要的本部分将探讨设计可重用、可扩展和可维护的类的关键注意事项作者M M课程大纲什么是类类的组成12探讨类的概念及其在面向对象了解类的属性和方法是如何构程序设计中的重要性成类的基本结构封装和继承多态34介绍面向对象的关键特性,如封深入探讨多态的定义及其在软装和继承件设计中的应用什么是类类是面向对象编程中的基本概念之一它是用来描述具有相同属性和方法的对象集合的抽象模型每个类都有自己的数据成员和成员函数,可以用来定义对象的状态和行为类是一种数据类型,可以用来创建多个相似的对象它作为对象的蓝图或模板,为对象提供了一个共同的结构类的组成属性方法构造函数访问修饰符类的属性是用来描述类对象状类的方法是用来定义类对象行构造函数是一种特殊的方法，访问修饰符控制属性和方法的态的变量它们定义了对象的为的函数方法描述了对象可用于在创建对象时初始化对象可见性和访问权限常见的有特征，如名称、大小、颜色等以执行的操作，如移动、旋转、的属性构造函数在创建对象public、private和属性可以是公开的也可以是私改变状态等方法可以访问和时自动被调用protected有的操纵对象的属性类的属性数据属性类中的数据属性用于存储与对象相关的信息可以是基本数据类型、引用类型或自定义类型状态属性属性可以表示对象当前的状态或条件通过设置和读取这些属性可以控制对象的行为可见性修饰符属性可以根据不同的访问权限设置为public、private或protected这影响属性的可访问性类的方法行为定义参数传递类的方法是用来定义对象的行为和功能它描述了对象可以执行的方法可以接受参数来执行特定的操作参数可以是值、对象或引用操作返回值方法重载方法可以返回计算结果或执行后的状态信息返回值可以是基本数同一个类中可以定义多个同名方法,但参数列表不同,这就是方法重载据类型或自定义对象类的封装什么是类的封装类的封装步骤封装的优点类的封装是面向对象编程的一个基本原则,•确定类的属性和方法类的封装可以提高代码的安全性、可维护性指的是将数据和行为包装在类中,并对外部和灵活性,让程序更加健壮可靠•将属性设为私有,只允许通过公共方法访隐藏实现细节,只提供对外的接口这样可问以提高代码的可复用性和可维护性•设计良好的公共接口,隐藏内部实现细节封装的优点信息隐藏代码复用接口稳定性数据抽象封装通过将对象的属性和方法通过封装,可以将常用的功能封装确保了类的接口相对稳定,封装将复杂的事物抽象为简单隐藏起来,只向外界提供有限集成到类中,供其他程序重复即使内部实现发生变化,也不的接口,便于客户端使用,降低的接口,提高了代码的安全性使用,提高开发效率会影响到使用该类的其他代码了学习成本和可维护性继承继承是面向对象编程中的一个重要特性通过继承,一个子类可以获得父类的属性和方法,从而避免重复编码,提高代码的复用性子类可以在继承的基础上添加新的功能或覆盖父类的方法,实现对父类的扩展和重定义合理使用继承可以提高代码的可维护性和扩展性,但是也要注意不能滥用继承,否则会造成代码的耦合度过高,影响系统的灵活性继承的实现父类定义1定义一个基类作为父类子类扩展2子类继承父类的属性和方法复用功能3子类可以重用父类的功能，并添加自己的实现多层继承4子类可以继承父类，父类也可以继承更上层的父类继承是一种面向对象编程的基本特性,允许创建基于现有类的新类子类可以复用父类的属性和方法,并在此基础上添加自己的实现继承支持多层级的层次结构,形成一个继承体系这种代码复用机制大大提高了软件开发的效率继承的类型单一继承多重继承12一个类只能继承自一个父类，一个类可以继承自多个父类，拥有父类的所有属性和方法获得所有父类的特性但这种这是最基本的继承形式形式较复杂，可能会产生冲突多级继承混合继承34一个类可以继承自另一个类，结合了单一继承和多重继承的而这个类又继承自另一个类，特点，既有单一父类又有多个形成继承链父类这种方式更灵活多态多态是面向对象程序设计中一种重要的概念它允许不同对象对同一个消息作出不同的响应,从而实现同一接口有不同的实现方式多态有多种常见的实现方式,如方法重写、接口实现等,可以提高代码的灵活性和可扩展性多态的实现虚函数1使用虚函数实现多态动态绑定2运行时根据对象类型决定调用哪个方法实现基类指针3通过基类指针访问派生类对象的具体实现多态的实现依赖于虚函数的动态绑定机制通过将方法声明为虚函数,可以在运行时根据对象的实际类型决定调用哪个具体实现基类指针可以指向不同类型的派生类对象,从而实现对这些对象的统一操作多态的应用代码重用动态绑定多态允许我们编写更加通用和可多态支持动态绑定,在运行时决定重用的代码,因为同一个方法可以调用哪个方法这使得代码更加处理不同类型的对象这提高了灵活,能够适应新的需求和变化代码的灵活性和可维护性代码简化使用多态,我们可以编写更加简洁的代码,避免使用复杂的条件语句或类型检查这提高了代码的可读性和可维护性类的设计原则单一职责原则开放/封闭原则里氏替换原则依赖倒置原则每个类都应该只负责一个单一类应该对扩展开放,对修改封闭子类应该能够替换掉父类,不应高层模块不应该依赖于底层模的功能或职责，避免一个类承通过抽象和接口,可以实现这一该破坏程序的正确性这是继块,双方都应该依赖于抽象这担过多的职责这可以提高类原则,增强系统的灵活性承设计的关键,确保继承关系的有助于降低耦合度,提高灵活性的内聚性和可维护性正确性单一职责原则聚焦单一职责一个类应该仅有一个引起它变化的原因确保一个类只负责一个具体的职责和功能提高代码可读性遵循单一职责原则可以使代码更加简洁明了，提高可维护性和可测试性增强灵活性每个类都专注于自己的职责，可以更容易地独立修改和扩展，提高整个系统的灵活性开放封闭原则/模块开放依赖抽象该原则要求系统模块对扩展开放,模块间的依赖关系应该建立在抽可以轻松地增加新的功能同时象层面上,而不是具体实现上,这样对修改封闭,避免对现有功能产生可以降低耦合度影响迭代升级系统应该能够通过增量的方式进行功能升级和迭代,而不会影响整个系统的稳定性里氏替换原则定义目标应用好处里氏替换原则要求我们在使用促使设计人员在设计继承关系在设计时应该关注父类和子类遵循里氏替换原则可以提高代继承时，子类对象必须能够替时更加谨慎和周到,确保子类的行为一致性,确保子类不会码的复用性和可维护性,降低换掉父类对象，且不会破坏程可以无缝地替换父类改变父类的语义耦合度序的正确性依赖倒置原则避免高层模块依赖低层模块面向抽象编程低层模块依赖于高层模块依赖倒置原则指高层模块不应该依赖低层模根据依赖倒置原则,我们应该面向接口编程,依赖倒置原则的核心思想是,低层模块应该块的具体实现,而是应该依赖抽象这样可而不是面向具体实现这样可以降低依赖,依赖于高层模块提供的抽象接口,而不应该以降低耦合度,提高代码的灵活性和可扩展提高代码的可维护性依赖于高层模块的具体实现性接口隔离原则需求变化隔离单一职责12接口隔离原则要求类不应该依每个接口应该只提供单一职责赖它不需要的接口，这样可以的功能，避免将多种功能混杂将需求变化的影响隔离在最小在同一个接口中范围内接口细化3将臃肿的接口细化为更小更专门的接口，可以提高系统的灵活性和可维护性类设计的要点高内聚低耦合合理使用继承类内部功能紧密相关，外部依赖最小遵循里氏替换原则，仅在满足is-a关化，提高代码的可维护性系时使用继承，避免过度设计恰当使用多态合理使用接口合理应用多态特性，提高代码的灵活通过接口隔离原则，实现模块间低耦性和扩展性合，提高代码的灵活性高内聚低耦合内聚性强耦合度低高内聚意味着类中的方法和属性低耦合意味着类与类之间的依赖高度相关,功能清晰,职责明确关系较少,变更一个类不会对其这样可以提高代码的可读性和维他类造成太大影响这样可以提护性高代码的灵活性和可重用性优点高内聚低耦合的设计可以降低代码复杂度,提高代码质量,增强系统的可扩展性和可维护性合理使用继承清晰的继承关系代码复用灵活的方法覆盖在设计类时,要清楚地定义好类之间的继承合理使用继承可以重用已有的代码,提高编子类可以根据需要覆盖父类的方法,实现特关系,避免过于复杂或混乱的继承层次码效率和可维护性定的功能需求恰当使用多态灵活性和扩展性解耦和可复用提高可读性提高性能多态允许对象以不同的方式表合理使用多态可以降低类之间通过多态,代码变得更加简洁合理使用多态可以优化代码执现相同的行为这为代码带来的耦合度,提高代码的可复用明了,可读性和可维护性大大行效率,减少冗余和重复代码,了极大的灵活性和扩展性,使性这有助于实现代码的模块提高程序员可以专注于抽象从而提高程序的整体性能得程序更易于维护和升级化和高内聚的接口,而不必关注具体实现合理使用接口定义清晰的接口遵守接口隔离原则制定接口时应该明确定义每个方接口应该尽可能细化和单一,避免法的输入输出、功能及使用场景,包含太多不相关的方法,降低客户使接口的设计更加合理和易用端的依赖选择合适的实现根据具体需求选择适当的接口实现方式,如适配器模式、桥接模式等,提高代码的灵活性和可维护性遵循设计原则单一职责原则开放/封闭原则里氏替换原则依赖倒置原则每个类应该只负责一个特定的类应该对扩展开放,但对修改关子类应该可以完全替代父类,不高层模块不应该依赖低层模块,功能,尽量避免过于复杂和庞大闭,以提高代码的灵活性和可维会破坏程序的正确性两者都应该依赖抽象,抽象不应的类护性该依赖细节案例分析我们将通过一个案例分析，深入探讨如何应用类设计的基本经验我们将详细分析一个常见的场景-银行账户管理系统的设计我们将展示如何运用继承、多态、设计原则等概念，创建一个灵活、可扩展的类结构总结回顾课程概览回顾本课程涵盖的类设计基础知识,包括类的组成、封装、继承和多态等核心概念设计原则深入理解面向对象设计的五大原则,如单一职责、开放/封闭等,为优秀类设计提供指引应用实践通过案例分析,将所学理论知识应用到实际类设计场景中,提高综合设计能力课后思考课程结束后，希望同学们能够深入思考所学到的知识点如何将类设计的基本原则应用到实际编程中在设计类时应该怎样平衡内聚性和耦合度如何选择合适的继承和多态机制如何编写更加可维护和扩展的代码这些都是值得思考和实践的问题同时也欢迎大家提出自己的问题和观点,与老师和同学们一起交流探讨。