《类和对象的设计》课件

类和对象的设计面向对象编程的核心概念对象封装了数据和行为课程大纲类和对象概述类的定义和特点介绍类和对象的基本概念，解释深入探讨类的定义方式、属性和它们在面向对象编程中的重要性方法，以及封装的概念对象创建与操作继承与多态学习如何创建对象、访问成员变解释继承和多态的机制，以及它量和调用成员函数们在代码复用和扩展性方面的优势什么是类和对象类和对象是面向对象编程中的两个核心概念，是软件开发中的基本单元类是抽象的模板，定义了对象的属性和行为，而对象则是类的具体实例类的定义和特点类定义类的特点类的结构类是对象的蓝图，它定义了对象应该具有的类是抽象的，它描述了对象应该具有的特征类通常包括成员变量和成员函数，用于描述属性和方法和行为，而不是具体的实例对象的属性和行为对象的概念和特点实际存在数据和操作唯一标识状态和行为对象是现实世界中事物的抽象每个对象都包含数据（属性）每个对象都有唯一的标识，可对象的状态由其属性值决定，，例如学生、书籍、汽车等和操作（方法）以区分不同的对象行为由其方法实现类的创建和实例化类是对象的模板，定义了对象的行为和属性通过实例化类，我们可以创建实际的对象实例化过程包括创建对象的内存空间，并为其成员变量分配内存定义类1使用关键字class来定义类，并指定类名创建对象2使用类名来创建对象，并用等号赋值访问成员3通过对象名访问成员变量和成员函数实例化过程需要明确指定类名和对象名，以便程序能够正确创建对象并管理内存空间成员变量和成员函数

11.成员变量

22.成员函数成员变量是类中定义的变量，成员函数是类中定义的函数，用于存储对象的状态它们通它们用于操作对象的状态它常是私有的，只能通过类的方们通常是公有的，可以从类的法访问外部访问

33.作用

44.举例成员变量和成员函数共同定义例如，一个汽车类可以包含成了类的行为和状态，是类最重员变量，如品牌、颜色和速度要的组成部分，以及成员函数，如加速、刹车和转向访问修饰符公共访问私有访问受保护访问默认访问使用public关键字使用private关键字使用protected关键字不使用任何关键字任何类或对象都可以访问只能在当前类中访问当前类以及子类可以访问仅在同一个包中访问构造函数与析构函数构造函数析构函数12对象创建时自动调用，初始化对象销毁时自动调用，释放资成员变量源构造函数重载析构函数特点34多个构造函数，提供不同的初不能被重载，只能有一个始化方式封装与信息隐藏封装的意义信息隐藏的作用封装将数据和操作数据的方法结合在一起信息隐藏可以保护数据安全，防止外部代，提高代码的可维护性和可重用性隐藏码恶意访问或修改它可以提高代码的可内部实现细节，只暴露必要接口，使代码靠性和稳定性，避免错误的传播更容易理解和修改继承的概念与特点代码复用继承允许创建新的类，继承现有类的属性和方法，无需重复编写代码层次结构继承建立了类之间的层次关系，更清晰地描述了对象之间的关系多态性子类可以重写父类的方法，实现不同的行为，增强代码灵活性单继承和多继承单继承多继承一个子类只继承自一个父类这一个子类可以继承自多个父类是一种简单的继承方式，易于理它允许子类继承来自多个父类的解和实现特性，但可能导致复杂性增加选择继承类型选择单继承或多继承取决于具体的设计需求，要权衡复杂性和代码可读性重写和重载方法重写方法重载子类重写父类的方法，实现不同功能同一个类中，方法名相同，参数列表不同多态性

11.统一接口

22.代码复用不同类型的对象，通过同一个使用同一个代码块，处理不同接口，实现不同的功能类型的对象

33.代码简洁

44.灵活扩展减少代码冗余，提高代码可读通过添加新类，扩展功能，无性需修改已有代码抽象类和接口抽象类抽象类不能被实例化，它们是用来定义通用的方法和属性，供子类继承和实现接口接口定义了一组方法，但不实现它们，供实现接口的类来实现继承与实现抽象类用于继承，接口用于实现，它们是面向对象编程中的重要概念内部类和匿名类内部类匿名类内部类定义在另一个类内部，可匿名类没有显式名称，常用于简以访问外部类的成员变量和方法化代码，例如作为回调函数使用优势应用场景内部类和匿名类增强代码封装性在需要访问外部类成员或简化代和可读性，简化代码结构码时使用内部类和匿名类总结类与对象的重要性代码重用性程序结构清晰提高代码可维护性类和对象促进代码重用，减少类和对象使程序结构清晰，易类和对象可以将复杂问题分解重复代码，提高开发效率于理解和维护成更小的模块，便于修改和调试将代码组织成类和对象，有利例如，创建“汽车”类后，可以于程序的可读性和可扩展性通过修改类或对象的行为，可创建多个汽车对象，无需重复以轻松地调整程序的功能编写代码实践案例一银行账户账户创建1创建一个新的银行账户，包括账号、密码、姓名、地址等信息存款与取款2用户可以通过ATM机、网上银行或手机银行进行存款和取款操作转账3用户可以将资金转账到其他账户，如朋友、家人或商户查询余额4用户可以通过ATM机、网上银行或手机银行查询账户余额实践案例二图形界面用户界面设计设计用户界面布局，包括按钮、文本框、下拉菜单等元素事件处理编写代码以响应用户操作，例如按钮点击、文本输入等数据显示使用类和对象来存储和管理数据，并在界面上显示界面更新根据用户操作或数据变化，更新界面内容实践案例三学生管理系统学生信息维护1添加、删除、修改学生信息成绩管理2录入、查询、统计成绩课程管理3添加、删除、修改课程信息用户权限控制4教师、学生、管理员不同权限学生管理系统是常见的应用场景，需要处理学生信息、成绩、课程等数据利用类和对象的设计思想，可以清晰地组织和管理这些数据，实现系统的功能设计模式概述结构化设计复用性可扩展性可读性设计模式提供预定义的解决方模式可被重复使用，避免重复设计模式使代码易于修改和扩模式提高代码可读性，易于理案，简化复杂系统，提高代码编写代码，提高开发效率，减展，适应新的需求，提高系统解，便于团队协作，降低维护可读性和可维护性少错误灵活性成本单例模式定义优势实现确保一个类只有一个实例，并控制资源使用，避免过度实例使用私有构造函数来阻止直接提供一个全局访问点例如，化造成的资源浪费例如，在实例化，并提供一个公共的静在应用程序中，通常只有一个数据库连接中，使用单例模式态方法来获取唯一的实例例配置对象，可以使用单例模式可以确保只有一个数据库连接如，可以使用一个私有静态变确保只有一个配置对象实例，避免重复连接带来的性能损量来存储唯一的实例，并在静耗态方法中返回该实例工厂模式创建对象统一接口灵活扩展通过工厂类来创建对象，隐藏创建对象的逻所有创建的对象都通过工厂类获取，提供统可以轻松添加新的产品类型，无需修改现有辑一的接口代码策略模式定义优势12策略模式定义了一系列算法，并将每个算法封装成独立的类策略模式提高代码的可扩展性和灵活性，方便在不修改现有，以便在运行时根据需要选择并使用不同的算法代码的情况下添加新的算法应用场景示例34例如，在电商平台中，可以选择不同的配送方式，每种配送策略模式可以应用于不同的场景，如排序、加密、支付等方式对应一个策略类观察者模式定义应用观察者模式是一种行为模式，它当一个对象的状态发生改变时，允许对象之间建立一对多的依赖所有依赖于它的对象都会得到通关系知并自动更新优势示例提高了系统的灵活性，降低了代例如，一个气象站可以将温度、码耦合度，方便系统扩展湿度等数据发送给多个用户装饰者模式动态扩展功能灵活性和可维护性职责分离在不改变原有对象的基础上，通过装饰者对装饰者模式可以根据需要选择不同的装饰器将核心功能和装饰功能分离，使得代码更加象来增强其功能，从而实现动态扩展来组合不同的功能，提高代码的可维护性和清晰易懂，也方便维护和扩展灵活性适配器模式定义应用场景适配器模式是将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口适当现有类与目标接口不兼容时，可以使用适配器模式来解决配器模式让原本接口不兼容的类可以协同工作桥接模式分离抽象与实现降低耦合度提高可维护性桥接模式将抽象部分与实现部分分离，使两抽象部分和实现部分之间通过接口或抽象类桥接模式将抽象与实现解耦，使得系统更容者可以独立变化，提高了系统的灵活性和可进行连接，降低了它们之间的耦合度，使修易维护和修改，也更易于扩展新功能扩展性改更容易模板方法模式

11.定义模板方法

22.子类实现步骤定义一个算法骨架，并将某些子类可以重写模板方法中定义步骤延迟到子类中实现的抽象方法，实现具体步骤

33.灵活控制执行流程

44.代码复用模板方法模式提供了一种灵活通过模板方法模式，可以将算的方式来控制算法的执行流程法的公共部分提取出来，提高代码复用率总结与思考回顾与反思回顾学习内容，思考如何运用类和对象设计解决实际问题实践与应用通过实践项目，加深对类和对象设计的理解持续学习类和对象设计是编程的关键，需要不断学习和探索。