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十.面向过程和面向对象

发表于

4.1面向过程和面向对象

面向过程(Procedure Oriented)和面向对象(Object Oriented,OO)都是对软件分析、设计和开发的一种思想,它指导着人们以不同的方式去分析、设计和开发软件。早期先有面向过程思想，随着软件规模的扩大，问题复杂性的提高，面向过程的弊端越来越明显的显示出来，出现了面向对象思想并成为目前主流的方式。两者都贯穿于软件分析、设计和开发各个阶段，对应面向对象就分别称为面向对象分析(OOA)、面向对象设计(OOD)和面向对象编程(OOP)。C语言是一种典型的面向过程语言，Java是一种典型的面向对象语言。

面向过程思想思考问题时，我们首先思考“怎么按步骤实现?”并将步骤对应成方法，一步一步，最终完成。 这个适合简单任务，不需要过多协作的情况下。比如，如何开车?我们很容易就列出实现步骤：

  1. 发动车
  2. 挂挡
  3. 踩油门
  4. 走你

面向过程适合简单、不需要协作的事务。 但是当我们思考比较复杂的问题，比如“如何造车?”，就会发现列出1234这样的步骤，是不可能的。那是因为，造车太复杂，需要很多协作才能完成。此时面向对象思想就应运而生了。

面向对象(Object)思想更契合人的思维模式。我们首先思考的是“怎么设计这个事物?” 比如思考造车，我们就会先思考“车怎么设计?”，而不是“怎么按步骤造车的问题”。这就是思维方式的转变。

面向对象思想思考造车，发现车由如下对象组成：

  1. 轮胎
  2. 发动机
  3. 车壳
  4. 座椅
  5. 挡风玻璃

为了便于协作，我们找轮胎厂完成制造轮胎的步骤，发动机厂完成制造发动机的步骤;这样，发现大家可以同时进行车的制造，最终进行组装，大大提高了效率。但是，具体到轮胎厂的一个流水线操作，仍然是有步骤的，还是离不开面向过程思想!

因此，面向对象可以帮助我们从宏观上把握、从整体上分析整个系统。 但是，具体到实现部分的微观操作(就是一个个方法)，仍然需要面向过程的思路去处理。
我们千万不要把面向过程和面向对象对立起来。他们是相辅相成的。面向对象离不开面向过程!

面向对象和面向过程的总结

  1. 都是解决问题的思维方式，都是代码组织的方式。
  2. 解决简单问题可以使用面向过程
  3. 解决复杂问题：宏观上使用面向对象把握，微观处理上仍然是面向过程。

面向对象思考方式

遇到复杂问题，先从问题中找名词，然后确立这些名词哪些可以作为类，再根据问题需求确定的类的属性和方法，确定类之间的关系。

建议

  1. 面向对象具有三大特征：封装性、继承性和多态性，而面向过程没有继承性和多态性，并且面向过程的封装只是封装功能，而面向对象可以封装数据和功能。所以面向对象优势更明显。
  2. 一个经典的比喻：面向对象是盖浇饭、面向过程是蛋炒饭。盖浇饭的好处就是“菜”“饭”分离，从而提高了制作盖浇饭的灵活性。饭不满意就换饭，菜不满意换菜。用软件工程的专业术语就是“可维护性”比较好，“饭” 和“菜”的耦合度比较低。

4.2对象的进化史(数据管理和企业管理共通之处)

事物的发展总是遵循“量变引起质变”的哲学原则;企业管理和数据管理、甚至社会管理也有很多共通的地方。本节课类比企业发展，让大家更容易理解为什么会产生“对象”这个概念。

数据无管理时代

最初的计算机语言只有基本变量(类似我们学习的基本数据类型)，用来保存数据。那时候面对的数据非常简单，只需要几个变量即可搞定;这个时候不涉及“数据管理”的问题。同理，就像在企业最初发展阶段只有几个人，不涉及管理问题，大家闷头做事就OK了。

数组管理和企业部门制

企业发展中，员工多了怎么办?我们很自然的想法就是归类，将类型一致的人放到一起;企业中，会将都做销售工作的放到销售部管理;会将研发软件的放到开发部管理。同理在编程中，变量多了，我们很容易的想法就是“将同类型数据放到一起”， 于是就形成了“数组”的概念，单词对应“array”。 这种“归类”的思想，便于管理数据、管理人。

对象和企业项目制

企业继续发展，面对的场景更加复杂。一个项目可能需要经常协同多个部门才能完成工作;一个项目从谈判接触可能需要销售部介入;谈判完成后，需求调研开始，研发部和销售部一起介入;开发阶段需要开发部和测试部互相配合敏捷开发，同时整个过程财务部也需要跟进。在企业中，为了便于协作和管理，很自然就兴起了“项目制”，以项目组的形式组织，一个项目组可能包含各种类型的人员。 一个完整的项目组，麻雀虽小五脏俱全，就是个创业公司甚至小型公司的编制，包含行政后勤人员、财务核算人员、开发人员、售前人员、售后人员、测试人员、设计人员等等。事实上，华为、腾讯、阿里巴巴等大型公司内部都是采用这种“项目制”的方式进行管理。

同理，计算机编程继续发展，各种类型的变量更加多了，而且对数据的操作(指的就是方法，方法可以看做是对数据操作的管理)也复杂了，怎么办?

为了便于协作和管理，我们“将相关数据和相关方法封装到一个独立的实体”，于是“对象”产生了。 比如，我们的一个学生对象：

有属性(静态特征)：年龄：18，姓名：xxx，学号：1234

也可以有方法(动态行为)：学习，吃饭，考试

请大家举一反三，根据上表理解一下企业的进化史，会发现大道至简。原来，数据管理、企业管理、社会发展也是有很多共通的地方。“量变引起质变，不同的数量级必然采用不同的管理模式”。

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总结

  1. 对象说白了也是一种数据结构(对数据的管理模式)，将数据和数据的行为放到了一起。
  2. 在内存上，对象就是一个内存块，存放了相关的数据集合!
  3. 对象的本质就一种数据的组织方式!

4.3对象和类的概念

我们人认识世界，其实就是面向对象的(此对象可不是男女谈对象的彼对象呀)。比如现在让大家认识一下“天使”这个新事物，天使大家没见过吧，怎么样认识呢?最好的办法就是，给你们面前摆4个天使，带翅膀的美女，让大家看，看完以后，即使我不说，大家下一次是不是就都认识天使了。

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但是，看完10个天使后，我们总要总结一下，什么样的东东才算天使?天使是无数的，总有没见过的!所以必须总结抽象，便于认识未知事物!总结的过程就是抽象的过程。小时候，我们学自然数时怎么定义的?像1，2，3，4…这样的数就叫做自然数。 通过抽象，我们发现天使有这样一下特征：

  1. 带翅膀(带翅膀不一定是天使，还可能是鸟人)
  2. 女孩(天使掉下来脸着地，也是天使!)
  3. 善良
  4. 头上有光环

那么通过这4个具体的天使，我们进行抽象，抽象出了天使的特征，我们也可以归纳一个天使类。 通过这个过程，类就是对象的抽象。

类可以看做是一个模版，或者图纸，系统根据类的定义来造出对象。我们要造一个汽车，怎么样造?类就是这个图纸，规定了汽车的详细信息，然后根据图纸将汽车造出来。

类：我们叫做class。 对象：我们叫做Object,instance(实例)。以后我们说某个类的对象，某个类的实例。是一样的意思。

#### 总结

1. 对象是具体的事物;类是对对象的抽象;
2. 类可以看成一类对象的模板，对象可以看成该类的一个具体实例。
3. 类是用于描述同一类型的对象的一个抽象概念，类中定义了这一类对象所应具有的共同的属性、方法。

### 属性(field，或者叫成员变量)

属性用于定义该类或该类对象包含的数据或者说静态特征。属性作用范围是整个类体。

在定义成员变量时可以对其初始化，如果不对其初始化，Java使用默认的值对其初始化。

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4.4面向对象的内存分析

为了让大家对于面向对象编程有更深入的了解，我们要对程序的执行过程中，内存到底发生了什么变化进行剖析，让大家做到“心中有数”，通过更加形象方式理解程序的执行方式。

Java虚拟机的内存可以分为三个区域：栈stack、堆heap、方法区method area。(这个说法其实很粗糙，大家可以去看看深入理解Java虚拟机这本书中第40页)

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栈的特点如下：

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  1. 栈描述的是方法执行的内存模型。每个方法被调用都会创建一个栈帧(存储局部变量、操作数、方法出口等)
  2. JVM为每个线程创建一个栈，用于存放该线程执行方法的信息(实际参数、局部变量等)
  3. 栈属于线程私有，不能实现线程间的共享!
  4. 栈的存储特性是“先进后出，后进先出”
  5. 栈是由系统自动分配，速度快!栈是一个连续的内存空间!

堆的特点如下：

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  1. 堆用于存储创建好的对象和数组(数组也是对象)
  2. JVM只有一个堆，被所有线程共享
  3. 堆是一个不连续的内存空间，分配灵活，速度慢!

方法区(又叫静态区)特点如下：

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  1. JVM只有一个方法区，被所有线程共享!
  2. 方法区实际也是堆(放屁，这句话是错的)，只是用于存储类、常量相关的信息!
  3. 用来存放程序中永远是不变或唯一的内容。(类信息【Class对象】、静态变量、字符串常量等)
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/**
 * @author RickYinPeng
 * @ClassName SxtStu
 * @Description 类和对象
 * @date 2018/11/6/17:53
 */
public class SxtStu {
    //属性
    int id;
    String name;
    int age;

    Computer computer;

    //构造方法,用于创建这个类的对象。无参的构造方法可以由系统自动创建
    SxtStu(){
    }


    //方法
    void study(){
        System.out.println("我在认真学习"+computer.brand);
    }
    void play(){
        System.out.println("我在玩皇帝养成计划！！！");
    }

    public static void main(String[] args) {
        SxtStu sxtStu = new SxtStu();
        sxtStu.id=1010;
        sxtStu.name="尹鹏";
        sxtStu.age=18;

        Computer c1 = new Computer();
        c1.brand= "联想";

        sxtStu.computer = c1;

        sxtStu.study();
    }
}
class Computer{
    String brand;
}

以上这个程序在内存中的分析（这里我们将方法区拿到外面去，因为现在方法区是在堆外面的，我们不能将其混为一谈）：

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4.5构造方法

构造器也叫构造方法(constructor)，用于对象的初始化。构造器是一个创建对象时被自动调用的特殊方法，目的是对象的初始化。构造器的名称应与类的名称一致。Java通过new关键字来调用构造器，从而返回该类的实例，是一种特殊的方法。

声明格式：

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[修饰符] 类名(形参列表){
    //n条语句
}

要点：

  1. 通过new关键字调用!!
  2. 构造器虽然有返回值，但是不能定义返回值类型(返回值的类型肯定是本类)，不能在构造器里使用return返回某个值。
  3. 如果我们没有定义构造器，则编译器会自动定义一个无参的构造函数。如果已定义则编译器不会自动添加!
  4. 构造器的方法名必须和类名一致!

4.6构造方法的重载

构造方法也是方法，只不过有特殊的作用而已。与普通方法一样，构造方法也可以重载。