面向對象的分析與設計課件-設計篇

面向對象的分析與設計-設計篇面向對象的設計是將現(xiàn)實世界中的事物抽象成對象，并定義對象的屬性和行為。對象之間的交互形成了系統(tǒng)，滿足特定需求。設計過程概述1需求分析理解業(yè)務需求2設計設計軟件架構3編碼將設計轉換為代碼4測試確保軟件質量5部署將軟件發(fā)布到生產(chǎn)環(huán)境面向對象的設計過程是一個迭代的循環(huán)過程，每個階段都可能需要重復，不斷細化和完善設計。識別用例理解用戶需求用例描述系統(tǒng)用戶如何與系統(tǒng)交互，例如登錄、查詢數(shù)據(jù)等。識別用例可以幫助我們理解用戶需要系統(tǒng)完成什么任務。建立系統(tǒng)邊界用例圖將用戶、系統(tǒng)和系統(tǒng)外部的交互聯(lián)系起來，明確了系統(tǒng)的邊界，即系統(tǒng)應該完成什么，不應該完成什么。明確系統(tǒng)功能通過識別用例，我們可以明確系統(tǒng)需要實現(xiàn)哪些功能，并根據(jù)這些功能設計系統(tǒng)模塊、類和方法。確定類關系繼承繼承是一種“is-a”關系，表示子類繼承了父類的屬性和方法。子類可以擴展父類，添加新的屬性和方法。關聯(lián)關聯(lián)是一種“has-a”關系，表示兩個類之間存在某種關聯(lián)。關聯(lián)可以是單向或雙向的，可以是聚合或組合關系。設計類類定義類定義包括類名、屬性、方法和訪問控制。構造函數(shù)構造函數(shù)用于創(chuàng)建類實例，并初始化屬性。方法定義方法是類可以執(zhí)行的操作，定義了類如何響應外部請求。類圖和包圖類圖是面向對象設計中最重要的圖之一，用于描述類之間的關系，包括繼承、關聯(lián)、聚合和組合。包圖則用于描述系統(tǒng)中的包結構，以及包之間的依賴關系。類圖和包圖能夠清晰地展現(xiàn)系統(tǒng)的結構和設計，方便開發(fā)者理解和維護代碼，也能夠幫助團隊成員更好地協(xié)作。構造類構造類是面向對象編程中的重要概念，它允許你在創(chuàng)建對象時初始化其屬性。1定義構造函數(shù)指定類的初始化方法2參數(shù)傳遞通過參數(shù)為屬性賦初始值3初始化屬性確保對象在創(chuàng)建時處于有效狀態(tài)通過構造函數(shù)，你可以確保對象在創(chuàng)建時被正確地初始化，從而避免出現(xiàn)錯誤或不一致的行為。屬性和方法屬性屬性是類中用來描述對象特征的數(shù)據(jù)成員。例如，一個人類的類可以包含屬性，如姓名、年齡和身高。方法方法是類中用來描述對象行為的函數(shù)成員。例如，一個人類的類可以包含方法，如行走、說話和吃飯。訪問控制11.公開任何人都可以訪問類成員。22.私有只能在定義類的內(nèi)部訪問。33.受保護的子類可以訪問，但在類外部不可見。44.包私有僅在同一個包中的類可以訪問。類型和作用域數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型定義變量可以存儲的值的類型，如整數(shù)、浮點數(shù)或字符串。作用域作用域確定變量在代碼中可訪問的范圍，例如局部變量或全局變量。實例通過代碼示例，可以直觀地理解類型和作用域的定義和使用。構造函數(shù)和析構函數(shù)11.構造函數(shù)在創(chuàng)建對象時自動調(diào)用，用于初始化對象。22.析構函數(shù)在對象銷毀時自動調(diào)用，用于釋放對象占用的資源。33.初始化順序構造函數(shù)的調(diào)用順序與類繼承層次有關，先調(diào)用父類的構造函數(shù)，再調(diào)用子類的構造函數(shù)。44.釋放資源析構函數(shù)用于清理資源，例如關閉文件、釋放內(nèi)存等。繼承代碼復用子類繼承父類，無需重新編寫代碼，提高效率和可維護性。擴展功能子類可以擴展父類功能，添加新方法或屬性，滿足更多需求。代碼組織通過繼承，代碼結構更清晰，便于管理，提高代碼可讀性。多態(tài)概念多態(tài)是指同一操作作用于不同的對象，產(chǎn)生不同的行為。例如，同一個方法在不同類中被重寫，可以實現(xiàn)不同的功能。類型多態(tài)主要分為編譯時多態(tài)和運行時多態(tài)。編譯時多態(tài)通過重載實現(xiàn)，運行時多態(tài)通過重寫實現(xiàn)。優(yōu)點多態(tài)性可以提高代碼的可擴展性和可維護性。它允許您在不修改現(xiàn)有代碼的情況下添加新類型。例子在動物類中，定義一個叫“叫”的方法。不同的動物對象調(diào)用該方法會發(fā)出不同的聲音。抽象類和接口抽象類定義共同特征，不允許實例化，包含抽象方法，提供模板。接口定義行為，不可實例化，包含抽象方法，實現(xiàn)多重繼承。多態(tài)性通過接口或抽象類實現(xiàn)不同的實現(xiàn)方式。組合和聚合組合關系組合關系表示“擁有”或“包含”關系。組合關系中，一個對象被另一個對象擁有，并且其生命周期與擁有者相同。例如，汽車包含引擎。聚合關系聚合關系表示“整體與部分”的關系。聚合關系中，一個對象是另一個對象的組成部分，但可以獨立于另一個對象存在。設計模式概述設計模式是軟件設計中可復用的最佳實踐，提供經(jīng)過驗證的解決方案，幫助解決常見問題，提升代碼可讀性、可維護性和可擴展性。創(chuàng)建型模式11.工廠模式工廠模式提供創(chuàng)建對象的接口，但讓子類決定實例化哪個類。22.抽象工廠模式提供一個創(chuàng)建相關或依賴對象的接口，而無需指定它們的具體類。33.單例模式確保一個類只有一個實例，并提供一個全局訪問點。44.建造者模式將一個復雜對象的構建與其表示分離，使同一個構建過程可以創(chuàng)建不同的表示。結構型模式適配器模式將一個類的接口轉換成客戶希望的另一個接口。適配器模式使原本接口不兼容的類可以協(xié)同工作。橋接模式將抽象部分與它的實現(xiàn)部分分離，使它們可以獨立變化。它將接口和實現(xiàn)解耦，使兩者可以獨立擴展。組合模式將對象組合成樹形結構以表示“部分-整體”層次結構。它允許客戶以一致的方式處理單個對象和組合對象。裝飾模式動態(tài)地給一個對象添加一些額外的職責。它提供了一種靈活的方式在不改變原有類的情況下擴展對象的功能。行為型模式策略模式定義一系列算法，并將每個算法封裝起來，使它們可以互相替換。觀察者模式定義對象之間的一對多依賴關系，當一個對象的狀態(tài)發(fā)生改變時，所有依賴于它的對象都會得到通知并自動更新。模板方法模式定義一個操作中的算法骨架，而將一些步驟延遲到子類中。命令模式將一個請求封裝成一個對象，從而使你可用不同的請求對客戶進行參數(shù)化，對請求排隊或記錄請求，以及支持可撤銷的操作。重構概念重構是指在不改變軟件外部行為的情況下，對軟件內(nèi)部結構進行調(diào)整的過程。重構的目標是提高代碼的可讀性、可維護性和可擴展性，以及降低代碼的復雜度和耦合性。重構的目標提高代碼質量重構可以優(yōu)化代碼結構，消除冗余，提高可讀性和可維護性。降低維護成本簡化代碼邏輯，減少錯誤，降低維護難度，提高開發(fā)效率。增強代碼可擴展性重構可以使代碼更容易適應新的需求和功能，提高軟件的靈活性。重構的方法重構方法重構是一種有條理地改進代碼結構的技術。它側重于代碼的內(nèi)部結構，而不是功能上的改變。重構可以幫助提高代碼的可讀性、可維護性和可擴展性，并降低代碼的復雜度。重構策略重構通常從代碼的“壞味道”開始。這些是代碼中可以改進的跡象。例如，代碼可能過于復雜、重復或難以理解。重構的最終目標是改進代碼的質量，使其更容易理解、修改和維護。重構的技巧逐步重構不要一次性重構所有代碼，而是逐步進行，每次只重構一個小的部分。測試驅動重構在重構之前，編寫測試用例，確保重構后代碼仍然可以正常工作。代碼審查在重構后，進行代碼審查，確保代碼質量和可維護性。使用工具使用重構工具可以幫助您更輕松地進行重構，例如IntelliJIDEA、Eclipse等。代碼的壞味道重復代碼代碼重復會導致難以維護，需要重復修改，增加錯誤風險。過長函數(shù)函數(shù)過長難以理解，難以調(diào)試，不利于代碼重用。過大的類類過大職責不清晰，難以維護，難以復用。分散的代碼代碼分散難以找到，難以維護，難以理解。重構案例重構過程就是對代碼進行優(yōu)化和改進，以提高其可讀性、可維護性和性能。重構不是為了完全重寫代碼，而是為了改善代碼的結構和設計。代碼重構可以幫助開發(fā)人員更容易地理解和維護代碼，減少錯誤和bug的出現(xiàn)，提高代碼的可擴展性和可重用性。因此，重構是一個非常重要的軟件開發(fā)實踐。重構后的代碼重構后的代碼更清晰、易于理解，并且提高了代碼的可維護性。這使得代碼更易于修改和擴展，同時降低了代碼的復雜度。設計原則設計原則是指導軟件設計和開發(fā)的指導方針，旨在提高軟件的質量、可維護性和可擴展性。遵循設計原則可以幫助開發(fā)人員創(chuàng)建更健壯、更易于維護和擴展的軟件系統(tǒng)。單一職責原則11.類職責單一每個類應該只負責一個特定功能，避免將多個不相關的功能耦合在一起。22.代碼易維護職責單一的類更容易理解、修改和維護，降低了代碼復雜度。33.低耦合性職責單一的類之間依賴關系較少，使代碼更易于擴展和重用。44.易于測試職責單一的類更容易進行單元測試，提高了代碼質量。開閉原則對擴展開放軟件系統(tǒng)應該易于擴展新功能，而無需修改現(xiàn)有代碼。對修改關閉在擴展功能時，盡量避免修改現(xiàn)有代碼，以減少錯誤并保持代碼穩(wěn)定性。里氏替換原則定義子類型必須能夠替換其基類型，而不改變程序的正確性。子類必須能夠在不影響程序功能的情況下替換父類。示例假設有一個動物類，有“吃”和“睡”方法。狗和貓都是動物，但它們吃和睡的方式不同。如果狗可以替換動物類，那么它應該能夠正確執(zhí)行“吃”和“睡”方法，即使這些方法在狗中實現(xiàn)不同。依賴倒置原則高層模塊不應依賴于低層模塊兩者都應該依賴于抽象抽象不應依賴于細節(jié)細節(jié)應依賴于抽象面向接口編程通過接口定義依賴關系接口隔離原則11