面向对象基本特征和设计原则

一、三个基本特征

面向对象的三个基本特征是：封装、继承、多态。 

封装

封装最好理解了。封装是面向对象的特征之一，是对象和类概念的主要特性。 
封装，也就是把客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏。

继承

面向对象编程 (OOP) 语言的一个主要功能就是“继承”。继承是指这样一种能力：它可以使用现有类的所有功能，并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。 
通过继承创建的新类称为“子类”或“派生类”。 
被继承的类称为“基类”、“父类”或“超类”。 
继承的过程，就是从一般到特殊的过程。 
要实现继承，可以通过“继承”（Inheritance）和“组合”（Composition）来实现。 
在某些 OOP 语言中，一个子类可以继承多个基类。但是一般情况下，一个子类只能有一个基类，要实现多重继承，可以通过多级继承来实现。

继承概念的实现方式有三类：实现继承、接口继承和可视继承。

实现继承是指使用基类的属性和方法而无需额外编码的能力； 
接口继承是指仅使用属性和方法的名称、但是子类必须提供实现的能力； 
可视继承是指子窗体（类）使用基窗体（类）的外观和实现代码的能力。

在考虑使用继承时，有一点需要注意，那就是两个类之间的关系应该是“属于”关系。例如，Employee 是一个人，Manager 也是一个人，因此这两个类都可以继承 Person 类。但是 Leg 类却不能继承 Person 类，因为腿并不是一个人。 
抽象类仅定义将由子类创建的一般属性和方法，创建抽象类时，请使用关键字 Interface 而不是 Class。 
OO开发范式大致为：划分对象抽象类将类组织成为层次化结构(继承和合成) 用类与实例进行设计和实现几个阶段。

多态

多态性（polymorphisn）是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术，赋值之后，父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。简单的说，就是一句话：允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。 
实现多态，有二种方式，覆盖，重载。 
覆盖，是指子类重新定义父类的虚函数的做法。 
重载，是指允许存在多个同名函数，而这些函数的参数表不同（或许参数个数不同，或许参数类型不同，或许两者都不同）。 
其实，重载的概念并不属于“面向对象编程”，重载的实现是：编译器根据函数不同的参数表，对同名函数的名称做修饰，然后这些同名函数就成了不同的函数（至少对于编译器来说是这样的）。如，有两个同名函数 function func(p:integer):integer; 和 function func(p:string):integer; 。那么编译器做过修饰后的函数名称可能是这样的：int_func、str_func。对于这两个函数的调用，在编译器间就已经确定了，是静态的（记住：是静态）。也就是说，它们的地址在编译期就绑定了（早绑定），因此，重载和多态无关！真正和多态相关的是“覆盖”。当子类重新定义了父类的虚函数后，父类指针根据赋给它的不同的子类指针，动态（记住：是动态！）的调用属于子类的该函数，这样的函数调用在编译期间是无法确定的（调用的子类的虚函数的地址无法给出）。因此，这样的函数地址是在运行期绑定的（晚邦定）。结论就是：重载只是一种语言特性，与多态无关，与面向对象也无关！引用一句Bruce Eckel的话：“不要犯傻，如果它不是晚邦定，它就不是多态。” 
那么，多态的作用是什么呢？ 
我们知道，封装可以隐藏实现细节，使得代码模块化；继承可以扩展已存在的代码模块（类）；它们的目的都是为了——代码重用。而多态则是为了实现另一个目的——接口重用！多态的作用，就是为了类在继承和派生的时候，保证使用“家谱”中任一类的实例的某一属性时的正确调用。

概念讲解

泛化（Generalization）

 
在上图中，空心的三角表示继承关系（类继承），在UML的术语中，这种关系被称为泛化（Generalization）。Person(人)是基类，Teacher(教师)、Student(学生)、Guest(来宾)是子类。 
若在逻辑上B是A的“一种”，并且A的所有功能和属性对B而言都有意义，则允许B继承A的功能和属性。 例如，教师是人，Teacher 是Person的“一种”（a kind of ）。那么类Teacher可以从类Person派生（继承）。 
如果A是基类，B是A的派生类，那么B将继承A的数据和函数。 
如果类A和类B毫不相关，不可以为了使B的功能更多些而让B继承A的功能和属性。 
若在逻辑上B是A的“一种”（a kind of ），则允许B继承A的功能和属性。

聚合（组合）

 
若在逻辑上A是B的“一部分”（a part of），则不允许B从A派生，而是要用A和其它东西组合出B。 例如，眼（Eye）、鼻（Nose）、口（Mouth）、耳（Ear）是头（Head）的一部分，所以类Head应该由类Eye、Nose、Mouth、Ear组合而成，不是派生（继承）而成。

聚合的类型分为无、共享(聚合)、复合(组合)三类。

聚合（aggregation）

 
上面图中，有一个菱形（空心）表示聚合（aggregation）（聚合类型为共享），聚合的意义表示has-a关系。聚合是一种相对松散的关系，聚合类B不需要对被聚合的类A负责。

组合（composition）

 
这幅图与上面的唯一区别是菱形为实心的，它代表了一种更为坚固的关系——组合（composition）（聚合类型为复合）。组合表示的关系也是has-a，不过在这里，A的生命期受B控制。即A会随着B的创建而创建，随B的消亡而消亡。

依赖(Dependency)

这里B与A的关系只是一种依赖(Dependency)关系，这种关系表明，如果类A被修改，那么类B会受到影响。

二、五种设计原则

"面向对象设计五大原则"和良性依赖原则在应付变化方面的作用。 
单一职责原则(Single-Resposibility Principle)。 "对一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。"本原则是我们非常熟悉地"高内聚性原则"的引申，但是通过将"职责"极具创意地定义为"变化的原因"，使得本原则极具操作性，尽显大师风范。同时，本原则还揭示了内聚性和耦合生，基本途径就是提高内聚性；如果一个类承担的职责过多，那么这些职责就会相互依赖，一个职责的变化可能会影响另一个职责的履行。其实OOD的实质，就是合理地进行类的职责分配。

开放封闭原则(Open-Closed principle)。 "软件实体应该是可以扩展的，但是不可修改。"本原则紧紧围绕变化展开，变化来临时，如果不必改动软件实体裁的源代码，就能扩充它的行为，那么这个软件实体设计就是满足开放封闭原则的。如果说我们预测到某种变化，或者某种变化发生了，我们应当创建抽象类来隔离以后发生的同类变化。在Java中，这种抽象是指抽象基类或接口；在C++中，这各抽象是指抽象基类或纯抽象基类。当然，没有对所有情况都贴切的模型，我们必须对软件实体应该面对的变化做出选择。

Liskov替换原则(Liskov-Substituion Principle)。 "子类型必须能够替换掉它们的基类型。"本原则和开放封闭原则关系密切，正是子类型的可替换性，才使得使用基类型模块无需修改就可扩充。 
Liskov替换原则从基于契约的设计演化而来，契约通过为每个方法声明"先验条件"和"后验条件"；定义子类时，必须遵守这些"先验条件"和"后验条件"。当前基于契的设计发展势头正劲，对实现"软件工厂"的"组装生产"梦想是一个有力的支持。

依赖倒置原则(Dependecy-Inversion Principle)。 "抽象不应依赖于细节，细节应该依赖于抽象。"本原则几乎就是软件设计的正本清源之道。因为人解决问题的思考过程是先抽象后具体，从笼统到细节，所以我们先生产出的势必是抽象程度比较高的实体，而后才是更加细节化的实体。于是，"细节依赖于抽象"就意味着后来的依赖于先前的，这是自然而然的重用之道。而且，抽象的实体代表着笼而统之的认识，人们总是比较容易正确认识它们，而且本身也是不易变的，依赖于它们是安全的。依赖倒置原则适应了人类认识过程的规律，是面向对象设计的标志所在。

接口隔离原则(Interface-Segregation Principle)。 "多个专用接口优于一个单一的通用接口。"本原则是单一职责原则用于接口设计的自然结果。一个接口应该保证，实现该接口的实例对象可以只呈现为单一的角色；这样，当某个客户程序的要求发生变化，而迫使接口发生改变时，影响到其他客户程序的可能生性小。

良性依赖原则。"不会在实际中造成危害的依赖关系，都是良性依赖。"通过分析不难发现，本原则的核心思想是"务实"，很好地揭示了极限编程(Extreme Programming)中"简单设计"各"重构"的理论基础。本原则可以帮助我们抵御"面向对象设计五大原则"以及设计模式的诱惑，以免陷入过度设计(Over-engineering)的尴尬境地，带来不必要的复杂性。

参考阅读

《研习设计模式》 
http://ce.sysu.edu.cn/hope2008/Education/ShowArticle.asp?ArticleID=8858 
http://blog.sina.com.cn/s/blog_53b7ddf00101v41w.html

原文链接：http://outofmemory.cn/wiki/ood-features-and-principles