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1. 面向对象程序设计

GoF的《设计模式》好比是世界顶级足球射门集锦,《重构》、《敏捷软件开发》、《设计模式解析》好比是一场场最精彩的足球比赛。

他们尽管有一定天分,但却也是从最底层通过努力一点一点慢慢显露出来的,我们需要的不仅仅是世界杯上的那定乾坤的一脚,更需要这一脚之前是如何练出那种神奇的方法,对于程序员来讲,精彩的代码是如何想出来的,要比看到精彩的代码更加令人期待。

《重构与模式》中有一句经典之语:“如果想成为一名更优秀的软件设计师,了解优秀软件设计的演变过程比学习优秀设计本身更有价值,因为设计的演变过程中蕴藏着大智慧。”

通过这些模式让你找到“封装变化”、“对象间松散耦合”、“针对接口编程”的感觉,从而设计出易维护、易扩展、易复用、灵活性好的程序。

如果说,数学是思维的体操,那设计模式,就是面向对象编程思维的体操。

“话说三国时期,曹操带领百万大军攻打东吴,大军在长江赤壁驻扎,军船连成一片,眼看就要灭掉东吴,统一天下,曹操大悦,于是大宴众文武,在酒席间,曹操诗性大发,不觉吟道:‘喝酒唱歌,人生真爽。……’。众文武齐呼:‘丞相好诗!’于是一臣子速命印刷工匠刻版印刷,以便流传天下。” “样张出来给曹操一看,曹操感觉不妥,说道:‘喝与唱,此话过俗,应改为‘对酒当歌’较好!’,于是此臣就命工匠重新来过。工匠眼看连夜刻版之工,彻底白费,心中叫苦不迭。只得照办。” “样张再次出来请曹操过目,曹操细细一品,觉得还是不好,说:‘人生真爽太过直接,应改问语才够意境,因此应改为‘对酒当歌,人生几何?……’当臣转告工匠之时,工匠晕倒……!”

第一,要改,只需更改要改之字,此为可维护;第二,这些字并非用完这次就无用,完全可以在后来的印刷中重复使用,此乃可复用;第三,此诗若要加字,只需另刻字加入即可,这是可扩展;第四,字的排列其实可能是竖排可能是横排,此时只需将活字移动就可做到满足排列需求,此是灵活性好。

通过封装、继承、多态把程序的耦合度降低

用设计模式使得程序更加的灵活,容易修改,并且易于复用。

中国古代的四大发明,另三种应该都是科技的进步,伟大的创造或发现。而唯有活字印刷,实在是思想的成功,面向对象的胜利。

聚合表示一种弱的‘拥有’关系,体现的是A对象可以包含B对象,但B对象不是A对象的一部分[DPE](DPE表示此句摘自《设计模式》(第2版),详细摘要说明见附录二)。聚合关系用空心的菱形+实线箭头来表示。”

合成(Composition,也有翻译成‘组合’的)是一种强的‘拥有’关系,体现了严格的部分和整体的关系,部分和整体的生命周期一样[DPE]。在这里鸟和其翅膀就是合成(组合)关系,因为它们是部分和整体的关系,并且翅膀和鸟的生命周期是相同的。合成关系用实心的菱形+实线箭头来表示。

编程是一门技术,更加是一门艺术,不能只满足于写完代码运行结果正确就完事,时常考虑如何让代码更加简练,更加容易维护,容易扩展和复用,只有这样才可以真正得到提高。

1.1. 面向对象入门

本节内容是针对 C# 语言的。和 Java 语言语法略有出入。阅读时请注意。

对象是一个自包含的实体,用一组可识别的特性和行为来标识。面向对象编程,英文叫Object-Oriented Programming,其实就是针对对象来进行编程的意思。

类就是具有相同的属性和功能的对象的抽象的集合

第一,类名称首字母记着要大写。多个单词则各个首字母大写;第二,对外公开的方法需要用‘public’修饰符。

实例,就是一个真实的对象。

实例化就是创建对象的过程,使用new关键字来创建。

构造方法,又叫构造函数,其实就是对类进行初始化。构造方法与类同名,无返回值,也不需要void,在new时候调用。

所有类都有构造方法,如果你不编码则系统默认生成空的构造方法,若你有定义的构造方法,那么默认的构造方法就会失效了。

方法重载提供了创建同名的多个方法的能力,但这些方法需使用不同的参数类型。

方法重载时,两个方法必须要方法名相同,但参数类型或个数必须要有所不同,否则重载就没有意义了。

方法重载可在不改变原方法的基础上,新增功能。

属性是一个方法或一对方法,但在调用它的代码看来,它是一个字段,即属性适合于以字段的方式使用方法调用的场合。这里还需要解释一下字段的意思,字段是存储类要满足其设计所需要的数据,字段是与类相关的变量。

public表示它所修饰的类成员可以允许其他任何类来访问,俗称公有的。而private表示只允许同一个类中的成员访问,其他类包括它的子类无法访问,俗称私有的。

通常字段都是private,即私有的变量,而属性都是public,即公有的变量。

属性有两个方法get和set。get访问器返回与声明的属性相同的数据类型,表示的意思是调用时可以得到内部字段的值或引用;set访问器没有显式设置参数,但它有一个隐式参数,用关键字value表示,它的作用是调用属性时可以给内部的字段或引用赋值。

每个对象都包含它能进行操作所需要的所有信息,这个特性称为封装,因此对象不必依赖其他对象来完成自己的操作。

封装有很多好处,第一、良好的封装能够减少耦合

第二、类内部的实现可以自由地修改

第三、类具有清晰的对外接口

对象的继承代表了一种‘is-a’的关系,如果两个对象A和B,可以描述为‘B是A’,则表明B可以继承A。

继承者还可以理解为是对被继承者的特殊化,因为它除了具备被继承者的特性外,还具备自己独有的个性。

继承定义了类如何相互关联,共享特性。继承的工作方式是,定义父类和子类,或叫做基类和派生类,其中子类继承父类的所有特性。子类不但继承了父类的所有特性,还可以定义新的特性。

如果子类继承于父类,第一、子类拥有父类非private的属性和功能;第二、子类具有自己的属性和功能,即子类可以扩展父类没有的属性和功能;第三、子类还可以以自己的方式实现父类的功能(方法重写)。

protected表示继承时子类可以对基类有完全访问权

子类从它的父类中继承的成员有方法、域、属性、事件、索引指示器,但对于构造方法,有一些特殊,它不能被继承,只能被调用。对于调用父类的成员,可以用base关键字。”

不用继承的话,如果要修改功能,就必须在所有重复的方法中修改,代码越多,出错的可能就越大,而继承的优点是,继承使得所有子类公共的部分都放在了父类,使得代码得到了共享,这就避免了重复,另外,继承可使得修改或扩展继承而来的实现都较为容易。

继承是有缺点的,那就是父类变,则子类不得不变。

继承会破坏包装,父类实现细节暴露给子类,这其实是增大了两个类之间的耦合性。

继承显然是一种类与类之间强耦合的关系。

当两个类之间具备‘is-a’的关系时,就可以考虑用继承

面向对象的第三大特性——多态。

多态表示不同的对象可以执行相同的动作,但要通过它们自己的实现代码来执行。

第一,子类以父类的身份出现,儿子代表老子表演,化妆后就是以父亲身份出现了。第二、子类在工作时以自己的方式来实现,儿子模仿得再好,那也是模仿,儿子只能用自己理解的表现方式去模仿父亲的作品;第三、子类以父类的身份出现时,子类特有的属性和方法不可以使用,儿子经过多年学习,其实已经有了自己的创作,自己的绝活,但在此时,代表父亲表演时,绝活是不能表现出来的。当然,如果父亲还有别的儿子会表演,也可以在此时代表父亲上场,道理也是一样的。这就是多态。

为了使子类的实例完全接替来自父类的类成员,父类必须将该成员声明为虚拟的。这是通过在该成员的返回类型之前添加virtual关键字来实现。

子类可以选择使用override关键字,将父类实现替换为它自己的实现,这就是方法重写Override,或者叫做方法覆写。

不同的对象可以执行相同的动作,但要通过它们自己的实现代码来执行。

对象的声明必须是父类,而不是子类,实例化的对象是子类,这才能实现多态。多态的原理是当方法被调用时,无论对象是否被转换为其父类,都只有位于对象继承链最末端的方法实现会被调用。也就是说,虚方法是按照其运行时类型而非编译时类型进行动态绑定调用的。[AMNFP]

没有学过设计模式,那么对多态、乃至对面向对象的理解多半都是肤浅和片面的。

C#允许把类和方法声明为abstract,即抽象类和抽象方法。

第一,抽象类不能实例化

第二,抽象方法是必须被子类重写的方法

第三,如果类中包含抽象方法,那么类就必须定义为抽象类,不论是否还包含其他一般方法。

考虑让抽象类拥有尽可能多的共同代码,拥有尽可能少的数据[J&DP]。

抽象类通常代表一个抽象概念,它提供一个继承的出发点,当设计一个新的抽象类时,一定是用来继承的,所以,在一个以继承关系形成的等级结构里面,树叶节点应当是具体类,而树枝节点均应当是抽象类[J&DP]。

接口是把隐式公共方法和属性组合起来,以封装特定功能的一个集合。一旦类实现了接口,类就可以支持接口所指定的所有属性和成员。声明接口在语法上与声明抽象类完全相同,但不允许提供接口中任何成员的执行方式。

实现接口的类就必须要实现接口中的所有方法和属性。

一个类可以支持多个接口,多个类也可以支持相同的接口。

记住,接口的命名,前面要加一个大写字母‘I’,这是规范。

接口用interface声明,而不是class,接口名称前要加‘I’,接口中的方法或属性前面不能有修饰符、方法没有方法体。

抽象类可以给出一些成员的实现,接口却不包含成员的实现,抽象类的抽象成员可被子类部分实现,接口的成员需要实现类完全实现,一个类只能继承一个抽象类,但可实现多个接口等等。

第一,类是对对象的抽象;抽象类是对类的抽象;接口是对行为的抽象。接口是对类的局部(行为)进行的抽象,而抽象类是对类整体(字段、属性、方法)的抽象。如果只关注行为抽象,那么也可以认为接口就是抽象类。总之,不论是接口、抽象类、类甚至对象,都是在不同层次、不同角度进行抽象的结果,它们的共性就是抽象。第二,如果行为跨越不同类的对象,可使用接口;对于一些相似的类对象,用继承抽象类。

实现接口和继承抽象类并不冲突

第三,从设计角度讲,抽象类是从子类中发现了公共的东西,泛化出父类,然后子类继承父类,而接口是根本不知子类的存在,方法如何实现还不确认,预先定义。

通过重构改善既有代码的设计。

抽象类往往都是通过重构得来的,当然,如果你事先意识到多种分类的可能,那么事先就设计出抽象类也是完全可以的。而接口就完全不是一回事

抽象类是自底而上抽象出来的,而接口则是自顶向下设计出来的。

要想真正把抽象类和接口用好,还是需要好好用心地去学习设计模式。只有真正把设计模式理解好了,那么你才能算是真正会合理应用抽象类和接口了。

数组优点,比如说数组在内存中连续存储,因此可以快速而容易地从头到尾遍历元素,可以快速修改元素等等。缺点嘛,应该是创建时必须要指定数组变量的大小,还有在两个元素之间添加元素也比较困难。

NET Framework提供了用于数据存储和检索的专用类,这些类统称集合。这些类提供对堆栈、队列、列表和哈希表的支持。大多数集合类实现相同的接口。

ArrayList是命名空间System.Collections下的一部分,它是使用大小可按需动态增加的数组实现IList接口[MSDN]。

ArrayList的容量是ArrayList可以保存的元素数。ArrayList的默认初始容量为0。随着元素添加到ArrayList中,容量会根据需要通过重新分配自动增加。使用整数索引可以访问此集合中的元素。此集合中的索引从零开始。[MSDN]

ArrayList不是类型安全的。

装箱就是把值类型打包到Object引用类型的一个实例中。

拆箱就是指从对象中提取值类型。

相对于简单的赋值而言,装箱和拆箱过程需要进行大量的计算。对值类型进行装箱时,必须分配并构造一个全新的对象。其次,拆箱所需的强制转换也需要进行大量的计算[MSDN]。

泛型是具有占位符(类型参数)的类、结构、接口和方法,这些占位符是类、结构、接口和方法所存储或使用的一个或多个类型的占位符。泛型集合类可以将类型参数用作它所存储的对象的类型的占位符;类型参数作为其字段的类型和其方法的参数类型出现[MSDN]。

巨人也有会走弯路的时候,何况我们常人。

通常情况下,都建议使用泛型集合,因为这样可以获得类型安全的直接优点而不需要从基集合类型派生并实现类型特定的成员。此外,如果集合元素为值类型,泛型集合类型的性能通常优于对应的非泛型集合类型(并优于从非泛型基集合类型派生的类型),因为使用泛型时不必对元素进行装箱[MSDN]。

委托是对函数的封装,可以当作给方法的特征指定一个名称。而事件则是委托的一种特殊形式,当发生有意义的事情时,事件对象处理通知过程[PC#]。

事件其实就是设计模式中观察者模式在.NET中的一种实现方式。

委托是一种引用方法的类型。一旦为委托分配了方法,委托将与该方法具有完全相同的行为[MSDN]。委托对象用关键字delegate来声明。而事件是说在发生其他类或对象关注的事情时,类或对象可通过事件通知它们[MSDN]。事件对象用event关键字声明。

EventArgs 是包含事件数据的类的基类[MSDN]。换句话说,这个类的作用就是用来在事件触发时传递数据用的。

学无止境,你需要不断地练习实践才可能真正成为优秀的软件工程师。