软件工程导论第9章面向对象方法学引论内容摘要：
它的动态行 为 ，在面向对象 分析和面向 对象设计中 ， 通常把对象 的操作称为 服务或方法 。 表示 为有助于读 者理解对象 的概念，图 形象地描 绘了具有 3个操作的对 象。 看了图 之后，读者可能会 联想到一台 录 音机。 确实 ， 可以用一台 录音机比喻 一个对象， 通俗地说明 对象的某些 特点。 当使用一台 录音机的时 候，总是通过按 键来 操作：按下“ Play(放音 )” 键，则录音带正 向转动， 通过喇叭放 出录音带中 记录的歌曲 或其他声音 ； 按下 “ Record(录音 )” 键，则录音带正 向转动，在录音带中 录下新的音 响 „„ 完状态 S 操作 1， 2， 3 的实现 操作 1 操作 2 操作 3 图 对象的形象 表示 界 面 成录音机 各种功能的 电子线路被 装在录音机 的外壳中 ， 人们无须了 解这些电子 线路的工作 原理就可以 随心所欲地 使用录音机 。 为了使用录 音机根本没 有必要打开 外壳去触动 壳内的各种 零部件 ， 事实上 ， 不是专业维 修人员的一 般用户 ，完全不允许 打开录音机 外壳。 一个对象很 像一台录音 机。 当在软件中 使用一个对 象的时候，只能通过对 象与外界的 界面来操作 它。 对象与外界 的界面也就 是该对象向 公众开放的 操 作，例如， C++语言中对象 的公有 (public)成员函数。 使用对象向 公众开放的 操作就好像 使用录音机 的按 键 ， 只须知道该 操作的名字 (好像录音机 的按键名 )和所需要的 参数 (提供附加信 息或设置状 态 ， 例如听录音 前先装录音 带并把录音 带转到指定 位置 )，根本无须知 道实现这些 操作的方法 。 事实上 ， 实现对象操 作的代码和 数据是隐藏 在对象内部 的 ， 一个对象好 像是一个黑 盒子 ， 表示它内部 状态的数据 和实现各个 操作的代码 及局部数据 ， 都被封装在 这个黑盒子 内部 ， 在外面是看 不见的，更不 能从外 面去访问或 修改这些数 据或代码。 使用对象时 只需知道它 向外界提供 的接口形式 而无须知道 它的内部实 现算法 ， 不仅使得对 象的使用变 得非常简单 、 方便 ， 而且具有很 高的安全性 和可靠性。 对象内部的 数据只能通 过对象的公 有方法 (如 C+十的公有成 员函数 )来访问或处 理，这就保证了 对这些数据 的访问或处 理 ， 在任何时候 都是使用统 一的方法进 行的 ， 不会像使用 传统的面向 过程的程序 设计语言那 样 ， 由于每个使 用者各自编 写自己的处 理某个全局 数据的过程 而发生错误 。 此外，录音机中放 置的录音带 很像一个对 象中表示其 内部状态的 数据，当录音带处 于不同位置 时按下 Play键所放出的 歌曲是不相 同的，同 样 ， 当对象处于不同状态时 ， 做同一个操 作所得到的 效果也是不 同的。 目前，对对象所下 的定义并不 完全统一，人们从不同 角度给出对 象的不同定 义。 这些定义虽 然形式不同 ， 但基本含义 是相同的。 下面给出对 象的几个定 义。 (1)定义 1：对象是具有 相同状态的 一组操作的 集合。 这个定义主 要是从面向 对象程序 设 计的角度看 “ 对象 ”。 (2)定义 2：对象是对问 题域中某个 东西的抽象 ，这种抽象反 映了系统保 存有关这个 东西的信息 或与它交互 的能力。 也就是说 ， 对象是对属 性值和操作 的封装。 这个定义着 重从信息模 拟的角度看 待 “ 对象 ”。 (3)定义 3：对象：： =(ID， MS， DS， MI)。 其中， ID 是对象 的标识或名 字，MS是对象 中的操作集 合， DS 是对象 的数据结构 ， MI是对象 受理的消息 名集合 (即对外接口 )。 这个定义是 一个形式化 的定义。 总之， 对象是封装 了数据结构 及可以施加 在这些数据 结构上的操 作的封装体 ，这个封装体 有可以惟一 地标识它的 名字 ， 而且向外界 提供一组服 务 (即公有的操 作 )。 对象中的数 据表示对象 的状态 ， 一个对象的 状态只能由 该对象的操 作来改变。 每当需要改 变对象的状 态时 ， 只能由其他 对象向该对 象发送消息 。 对象响应消 息时 ， 按照消息模 式找出与之 匹配的方法 ， 并执行该方 法。 从动态角度 或对象的实 现机制来看 ，对象 是一台自动 机。 具有内部状 态 S，操作 fi(i=1， 2， „ ， n)，且与操作 fi对应的状 态转换函数 为 gi(I=1， 2， „ ，咒 )的一个对象 ，可以用图 9.3 所 示的自动机 来模拟。 对象有如下 一些基本特 点： (1)以数据为中 心。 操作围绕对 其数据所需 要做的处理 来设置，不设置与这 些数据无关 的操作 ， 而且操作的 结果往往与 当时所处的 状态 (数据的值 )有关。 (2)对象是主动 的。 它与传统的 数据有本质 不同，不是被动地 等待对它进 行处理，相 反 ， 它是进行处 理的主体。 为了完成某 个操作，不能从外 部 直接加工它 的私有数据 ， 而是必须通 过它的公有 接口向对象 发消息 ， 请求它执行 它的某个操 作 ， 处理它的私 有数据。 (3)实现了数据 封装。 对象好像是 一只黑盒子 ，它的私有数 据完全被封 装在盒子内 部 ， 对外是隐藏 的 、 不可见的 ， 对私有数据 的访问或处 理只能通过 公有的操作 进行。 为了使用对 象内部的私 有数据 ， 只需知道数 据的取值范 围 (值域 )和可以对该 数据施加的 操作 (即，对象提供了 哪些处理或 访问数据的 公有方法 )，根本无须知 道数据的具 体结构以及 实现操作的 算法。 这也就是抽 象数据类型 的概念。 因此 ， 一个对象类 型也可以看 作是一种抽 象数据类型 。 (4)本质上具有 并行性。 对象是描述 其内部状态 的数据及可 以对这些数 据施加的全 部操作的集 合。 不同对象各 自独立地处 理自身的数 据 ， 彼此通过发 消息传递信 息完成通信 。 因此 ， 本质上具有 并行工作的 属性。 (5)模块独立性 好。 对象是面向 对象的软件 的基本模块 ，为了充分发 挥模块化简 化开发工作 的优点 ， 希望模块的 独立性强。 具体来说 ， 也就是要求 模块的内聚 性强 ， 耦合性弱。 如前所述 ， 对象是由数 据及可以对 这些数据施 加的操作所 组成的统一 体 ， 而且对象是 以数据为中 心的 ， 操作围绕对 其数据所需 做的处理来 设置 ， 没有无关的 操作。 因此 ， 对象内部各 种元素彼此 结合得很紧 密 ， 内聚状态 S 状态 S 操作： 1f , 2f ,„„， 转换： 1g , 2g ，„„， ng 输出 if ( SX, ) 输入 if ，X 转换 ：新状态 39。 S = ig (X ,S ) 图 用自动机模 拟对象 性相当 强。 由于完成对 象功能所需 要的元素 (数据和方法 )基本上都被 封装在对象 内部，它与外界的 联系自然就 比较少，因此，对象之间的 耦合通常比 较松。 其他概念 (class) 现实世界中 存在的客观 事物有些是 彼此相似的 ，例如，张三、李四、王五 „„虽说每个人 职业、性格、爱好、特长等等 各 有不同 ， 但是 ， 他们的基本 特征是相似 的 ， 都是黄皮肤 、 黑头发 、 黑眼睛 ， 于是人们把 他们统称为 “ 中国人 ”。 人类习惯于 把有相似特 征的事物归 为一类 ， 分类是人类 认识客观世 界的基本方 法。 在面向对象 的软件技术 中， “ 类 ” 就是对具有 相同数据和 相同操作的 一组相似对 象的 定义 ， 也就是说 ， 类是对具有 相同属性和 行为的一个 或多个对象 的描述 ， 通常在这种 描述中也包 括对怎样创 建该类的新 对象的说明 。 例如， 一个面向对 象的图形程 序在屏幕左 下角显示一 个半径 3cm的红颜色 的圆，在屏幕中部 显示一个半 径 4cm的 绿颜色的圆 ，在屏幕右上 角显示一个 半径 1cm的黄颜色的 圆。 这三个圆心 位置 、 半径大小和 颜色均不相 同的圆 ， 是三个不同 的对象。 但是 ， 它们都有相 同的数据 (圆心坐标、半径、颜色 )和相同的操 作 (显示自己、放大缩小半 径、在屏幕上移 动位置，等等 )。 因此，它们是同一 类事物，可以用 Circle类 ” 来定义。 以上先详细 地阐述了对 象的定义，然后在此基 础上定义了 类。 也可以先定 义类再定义 对象 ， 例如 ， 可以像下面 这样定义类 和对象 ： 类是支持继 承的抽象数 据类型 ， 而对象就是 类的实例。 (instance) 实例就是由 某个特定的 类所描述的 一个具体的 对象。 类是对具有 相同属性和 行为的一组 相似的对象 的抽象 ， 类在现实世 界中并不能 真正存在。 在地球上并 没有抽象的 “ 中国人 ” ， 只有一个个 具体的中国 人 ， 例如 ， 张三 、 李四 、 王五 „„ 同样 ， 谁也没见过 抽象的 “ 圆 ” ， 只有一个个 具体的圆。 实际上类是 建立对象时 使用的 “ 样板 ” ，按照这个样 板所建立的 一个个具体 的对象，就 是类的实际 例子 ， 通常称为实 例。 当使用 “ 对象 ” 这个术语时 ，既可以指一 个具体的对 象，也可以泛指 一般的对象 ，但是， 当使用 “ 实例 ” 这个术语时 ， 必然是指一 个具体的对 象。 (message) 消息就是要 求某个对象 执行在定义 它的那个类 中所定义的 某个操作的 规格说明。 通 常 ， 一个消息由 下述 3 部分 组成： 接收消息的 对象； 消息选择符 (也称为消息 名 )； 零个或多个 变元。 例如， MyCircle 是一 个半径 4cm、圆心位于 (100， 200)的 Circle类的 对 象，也就是 Circle 类 的一个实例 ，当要求它以 绿颜色在屏 幕上显示自 己时，在 C++语言中应该 向它发下列 消息： MyCir(GREEN)； 其中 MyCircle是接收消息 的对象的名 字 ， Show 是 消息选择符 (即消息名 )，圆括号内的 GREEN是消息的变 元。 当 MyCircle 接 收到这个消 息后，将执行在 Circle类中所定义 的 Show操作。 (method) 方法就是对 象所能执行 的操作，也就是类中 所定义的服 务。 方法 描述了 对象执行操 作的算法 ， 响应消息的 方法。 在 C++语言中把方 法称为成员 函数。 例如，为了 Circle 类的 对象能够响 应让它在屏 幕上显示自 己的消息Show(GREEN)， 在 Circle 类中必 须给出成员 函数 Show(int color)的定义，也就是要给 出这个成员 函数的实现 代码。 (attribute) 属性就是类 中所定义的 数据，它是对客观 世界实体所 具有的性质 的抽象。 类的每个实 例都有自己 特有的属性 值。 在 C++语言中把属 性称为数据 成员。 例如， Circle类中定义 的代表圆心 坐标、半径、 颜色等的数 据成员 ， 就是圆的属 性。 (encapsulation) 从字面上理 解，所谓封装就 是把某个事 物包起来，使外界不知 道该事物的 具体内容。 在面向对象 的程序中，把数据和实 现操作的代 码集中起来 放在对象内 部。 一个对象好 像是一个不 透明的黑盒 子 ， 表示对象状。阅读剩余 0%
本站所有文章资讯、展示的图片素材等内容均为注册用户上传(部分报媒/平媒内容转载自网络合作媒体)，仅供学习参考。
用户通过本站上传、发布的任何内容的知识产权归属用户或原始著作权人所有。如有侵犯您的版权，请联系我们反馈本站将在三个工作日内改正。