淺談OOP在軟件開發(fā)中的應(yīng)用與優(yōu)勢

庾　佳

（蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 太倉　215400）

0　引言

軟件開發(fā)人員在尋求問題的合格解決方案時(shí)通常會(huì)遵循某些軟件開發(fā)方法。這些解決方案作為計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)。

1　軟件開發(fā)原則

處理軟件復(fù)雜性的一種熟悉而且自然的方式是將系統(tǒng)劃分（或分解）為可管理的模塊（片段或組建）。將系統(tǒng)分解陳模塊由許多方式。有一些原則可以幫助我們獲得所期望的分解結(jié)果。

1.1　模塊化和本地化

軟件開發(fā)人員通過使用模塊化[3]（modularity）原則來控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。在系統(tǒng)開發(fā)的早期，系統(tǒng)被分解為一組模塊，這些模塊由過程和函數(shù)組成。通常，一種自上而下（top-down）的開發(fā)策略將系統(tǒng)不斷地分解為更小的模塊。一般而言，高層次模塊指定需要進(jìn)行什么操作，而低層次模塊則解決如何實(shí)現(xiàn)這些操作。圖1說明了將一個(gè)用于解決某個(gè)問題的系統(tǒng)進(jìn)行了層次化分解的示意圖。

圖1　將系統(tǒng)分解成模塊Fig. 1　Decompose the system into modules

1.2　抽象和信息隱藏

解決問題人員通常使用抽象來處理系統(tǒng)的復(fù)雜性。使用抽象的重點(diǎn)在于定義系統(tǒng)的某個(gè)部分或組建，使得該組建能夠被看成是一個(gè)黑箱[5]。所有早期的編程語言都是通過子過程構(gòu)造（即過程和函數(shù)）來支持都想，稱為過程抽象（procedural abstraction）。進(jìn)一些年來，面向?qū)ο笳Z言所推崇的OOP技術(shù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)抽象（data abstraction），其目的在于將每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或?qū)ο罂醋魇怯蓴?shù)據(jù)屬性以及針對這些屬性的操作所組成。

信息隱藏的目的在于使一些不會(huì)影響到系統(tǒng)中的其他模塊的細(xì)節(jié)不可訪問，這樣，數(shù)據(jù)類型和它的操作便組成了一個(gè)封閉的系統(tǒng)。其中的細(xì)節(jié)對于其他的模塊是隱藏的。

1.3　松散耦合度和高內(nèi)聚度

擁有一個(gè)松散耦合度的系統(tǒng)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，使用其他的模塊來替換某個(gè)模塊，這樣只有很少的模塊會(huì)受這一變化的影響；第二，追蹤某個(gè)錯(cuò)誤并隔離導(dǎo)致該錯(cuò)誤的有缺陷模塊。

模塊的內(nèi)在強(qiáng)度——模塊各個(gè)部分的相關(guān)性有多強(qiáng)——稱為內(nèi)聚度。如果模塊的組成部分之間關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，而且都與該模塊的用途和目的密切相關(guān)，則稱該模塊具有很強(qiáng)的內(nèi)聚度，即高內(nèi)聚度。高內(nèi)聚是指一個(gè)軟件模塊是由相關(guān)性很強(qiáng)的代碼組成，只負(fù)責(zé)一項(xiàng)任務(wù)，也就是常說的單一責(zé)任原則。

2　面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)（OOP）

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)（Object Oriented Programming）方法簡稱 OOP方法[6-8]，是一種把面向?qū)ο蟮乃枷霊?yīng)用于軟件開發(fā)過程中，指導(dǎo)開發(fā)活動(dòng)的系統(tǒng)方法。相比較傳統(tǒng)的開發(fā)方法，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法采用了自底向上的歸納、自頂向下的分解的方法相結(jié)合，通過對對象模型的建立，能夠真正建立基于用戶的需求，而且系統(tǒng)的可維護(hù)性大大改善。它是歸納和演繹思想的綜合體現(xiàn)，對于軟件設(shè)計(jì)起到了很好的作用。

2.1　基本概念

（1）對象：對象是人們要進(jìn)行研究的任何事物，從最簡單的整數(shù)到復(fù)雜的飛機(jī)等均可看作對象，它不僅能表示具體的事物，還能表示抽象的規(guī)則、計(jì)劃或事件。

（2）對象的狀態(tài)和行為：對象具有狀態(tài)，一個(gè)對象用數(shù)據(jù)值來描述它的狀態(tài)。對象還有操作，用于改變對象的狀態(tài)，對象及其操作就是對象的行為。對象實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和操作的結(jié)合，使數(shù)據(jù)和操作封裝于對象的統(tǒng)一體中。

（3）類：具有相同或相似性質(zhì)的對象的抽象就是類。因此，對象的抽象是類，類的實(shí)體化就是對象。類具有屬性，它是對象的狀態(tài)的抽象，用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述類的屬性。 類具有操作，它是對象的行為的抽象，用操作名和實(shí)現(xiàn)該操作的方法來描述。

（4）消息和方法：對象之間進(jìn)行通信的結(jié)構(gòu)叫做消息。在對象的操作中，當(dāng)一個(gè)消息發(fā)送給某個(gè)對象時(shí)，消息包含接收對象去執(zhí)行某種操作的信息。類中操作的實(shí)現(xiàn)過程叫做方法，一個(gè)方法有方法名。

2.2　特征

（1）對象唯一性：每個(gè)對象都有自身唯一的標(biāo)識，通過這種標(biāo)識，可找到相應(yīng)的對象。 在對象的整個(gè)生命期中，它的標(biāo)識都不改變，不同的對象不能有相同的標(biāo)識。

（2）繼承性：繼承性是子類自動(dòng)共享父類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和方法的機(jī)制，這是類之間的一種關(guān)系。 在類層次中，子類只繼承一個(gè)父類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和方法，則稱為單重繼承。在類層次中，子類繼承了多個(gè)父類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和方法，則稱為多重繼承。

（3）多態(tài)性：多態(tài)性使指相同的操作或函數(shù)、過程可作用于多種類型的對象上并獲得不同的結(jié)果。

3　OOP在軟件開發(fā)中的應(yīng)用

所謂面向?qū)ο缶褪腔趯ο蟾拍睿詫ο鬄橹行模灶惡屠^承為構(gòu)造機(jī)制，來認(rèn)識、 理解、刻畫客觀世界和設(shè)計(jì)、構(gòu)建相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。

3.1　OOP與建模

建模是一個(gè)確定外部世界的某些特性或方面與某個(gè)特定問題或應(yīng)用相關(guān)的過程，是抽象的一種形式。基于本文 1.2所提及的抽象形式，即過程抽象和數(shù)據(jù)抽象，在面向?qū)ο箝_發(fā)中，著眼點(diǎn)在于對象和他們之間的交互作用。

OOP方法首先是確定對象的數(shù)據(jù)，然后確定針對數(shù)據(jù)的操作。因此，對應(yīng)用進(jìn)行面向?qū)ο蠼５幕局埸c(diǎn)是確定顯示世界對象以及它們與應(yīng)用相關(guān)的交互作用。

3.2　OOP在軟件開發(fā)中的優(yōu)勢

（1）與人類的思維習(xí)慣一致：面向?qū)ο蟮乃季S方式是從人類考慮問題的角度出發(fā)，把人類解決問題的思維過程轉(zhuǎn)變?yōu)槌绦蚰軌蚶斫獾倪^程。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)能夠讓我們使用“類”來模擬世界中的抽象概念，用“對象”來模擬現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體，從而用計(jì)算機(jī)解決現(xiàn)實(shí)問題。

（2）提高了程序的可重復(fù)性：一個(gè)類可以創(chuàng)建多個(gè)對象實(shí)例，增加了重用性。

（3）易維護(hù)：采用面向?qū)ο笏枷朐O(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，可讀性高，由于繼承的存在，即使改變需求，那么維護(hù)也只是在局部模塊，所以維護(hù)起來是非常方便和較低成本的。

（4）質(zhì)量高[10]：在設(shè)計(jì)時(shí)，可重用現(xiàn)有的，在以前的項(xiàng)目的領(lǐng)域中已被測試過的類使系統(tǒng)滿足業(yè)務(wù)需求并具有較高的質(zhì)量。

（5）效率高：在軟件開發(fā)時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)的需要對現(xiàn)實(shí)世界的事物進(jìn)行抽象，產(chǎn)生類。使用這樣的方法解決問題，接近于日常生活和自然的思考方式，勢必提高軟件開發(fā)的效率和質(zhì)量。

（6）易擴(kuò)展：由于繼承、封裝、多態(tài)的特性，自然設(shè)計(jì)出高內(nèi)聚、低耦合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)更靈活、更容易擴(kuò)展，而且成本較低。

4　總結(jié)

OOP面向?qū)ο蟮暮诵母拍钍欠庋b了屬性和方法的類，以數(shù)據(jù)為中心，實(shí)現(xiàn)了類級別的代碼重用，同時(shí)因?yàn)椴捎昧祟悾哂屑珊投鄳B(tài)特征，可以進(jìn)一步重用代碼和簡化編程。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)必將應(yīng)用到軟件設(shè)計(jì)中。