面向对象

面向对象：核心概念与分析设计流程

面向对象（Object-Oriented，OO）是一种以 “对象” 为核心的编程思想，强调通过封装、继承、多态等特性构建灵活、可复用的软件系统。以下从类的分类、多态类型、面向对象分析（OOA）和设计（OOD）四个维度展开详细说明：

类的三种类别：职责划分的核心

在面向对象系统中，类按职责可分为实体类、接口类（边界类）和控制类，三者分工明确，共同支撑系统功能：

1. 实体类（Entity Class）

• 核心特征：映射现实世界中的具体实体，以属性（数据） 为核心，封装实体的静态特征。
• 职责：存储和管理业务数据，不直接处理复杂逻辑。
• 示例：
  • “学生” 类（属性：学号、姓名、专业、成绩）；
  • “商品” 类（属性：ID、名称、价格、库存）。
• 设计原则：属性应完整反映实体的核心特征，避免包含与业务逻辑相关的复杂方法。

2. 接口类（边界类，Boundary Class）

• 核心特征：负责系统与外部环境的交互，以方法（行为） 为核心，定义交互规则。
• 职责：
  • 接收外部输入（如用户操作、其他系统的数据）；
  • 输出系统处理结果（如界面展示、数据反馈）。
• 分类：
  • 人机接口：用户直接交互的组件（如登录窗口、按钮、菜单、二维码扫描界面）；
  • 系统接口：与其他系统通信的组件（如 API 接口、数据库连接模块、第三方服务调用模块）。
• 示例：
  • “登录界面” 类（方法：获取用户名、验证输入格式、显示错误提示）；
  • “支付接口” 类（方法：发送支付请求、接收支付结果、解析回调数据）。

3. 控制类（Control Class）

• 核心特征：协调实体类与接口类，封装业务逻辑和流程控制，是系统的 “大脑”。
• 职责：
  • 接收接口类的输入，调用实体类的数据进行处理；
  • 维护业务流程的执行顺序（如订单生成→库存扣减→支付验证的串联）。
• 示例：
  • “订单处理” 类（方法：创建订单、校验库存、触发支付）；
  • “用户认证” 类（方法：验证账号密码、生成令牌、记录登录日志）。

三者协作关系

接口类接收外部请求→控制类调用实体类处理数据→控制类将结果通过接口类反馈给外部，形成 “输入 - 处理 - 输出” 的完整闭环。

多态的四种类型：灵活性的核心机制

多态（Polymorphism）是指 “同一操作作用于不同对象产生不同结果” 的特性，是面向对象灵活性的关键。根据实现方式可分为四类：

类型	核心逻辑	示例
参数多态	通过泛型（通用类型）实现，同一方法可操作多种数据类型，编译时确定具体类型。	Java 中的List<T>（T可替换为String、Integer等，实现通用列表操作）。
包含多态	基于继承关系，子类对象可替代父类对象，运行时动态绑定方法（动态多态）。	父类Animal的move()方法，子类Dog实现为 “跑”，Bird实现为 “飞”。
强制多态	编译器自动或手动将对象类型转换，以适配操作要求（类型转换多态）。	int a = 5与double b = 3.2相加时，a自动转为double（5.0 + 3.2）。
过载多态	同一名称的方法 / 操作符因参数不同而表现不同（重载多态）。	+可实现整数加法（1+2）或字符串拼接（"a"+"b"）；add(int a)与add(int a, int b)。

多态的价值在于：简化代码调用（无需关注对象具体类型）、提高扩展性（新增子类无需修改现有代码）。

面向对象分析（OOA）：理解问题域

OOA 的目标是从需求中抽象出问题域的对象模型，明确 “系统需要做什么”，不涉及具体实现。其核心过程包括：

1. 认定对象（Identify Objects）

• 从需求描述中提取关键实体（如 “在线商城” 中的 “用户”“商品”“订单”）。
• 准则：对象应具有独立的属性和行为，且在系统中承担特定职责。

2. 组织对象（Organize Objects）

• 对对象进行分类，抽象出类（如 “用户” 可分为 “普通用户”“管理员”）。
• 通过继承、关联等关系梳理类的层次（如 “管理员” 继承 “用户”）。

3. 描述对象间的相互作用（Describe Interactions）

• 分析对象间的消息传递（如 “用户” 向 “订单系统” 发送 “创建订单” 消息）。
• 用用例图、顺序图等工具刻画交互流程。

4. 确定对象的操作（Define Operations）

• 为每个对象添加必要的行为（如 “订单” 的 “计算总价”“取消订单” 操作）。
• 操作应与对象的职责一致（实体类侧重数据操作，控制类侧重逻辑处理）。

5. 定义对象的内部信息（Define Internal Information）

• 明确对象的属性（如 “订单” 的 “订单号”“创建时间”“金额”）。
• 确定属性的类型和约束（如 “金额” 为正数，“创建时间” 不可修改）。

输出：问题域的对象模型（类图、用例图、交互图等）。

面向对象设计（OOD）：规划解决方案

OOD 基于 OOA 的结果，进一步细化为可实现的设计模型，明确 “系统如何做”。其核心过程包括：

1. 识别对象（Identify Objects）

• 复用 OOA 中认定的对象，补充实现细节（如拆分复杂对象为多个子对象）。

2. 定义属性（Define Attributes）

• 细化属性的具体类型（如 “价格” 定义为double类型，精度保留 2 位小数）。
• 添加属性的访问控制（如私有属性private，通过公有方法get/set访问）。

3. 定义服务（Define Services）

• 将 OOA 中的 “操作” 转化为具体方法，明确参数、返回值和实现逻辑（如 “计算总价” 需遍历商品列表求和）。
• 设计方法的可见性（如public供外部调用，private仅内部使用）。

4. 识别关系（Identify Relationships）

• 明确类之间的关联（如 “订单” 与 “商品” 是多对多关系，通过 “订单项” 关联）。
• 定义继承（如 “储蓄卡”“信用卡” 继承 “银行卡”）、聚合（如 “购物车” 包含 “商品”）等关系。

5. 识别包（Identify Packages）

• 将功能相关的类组织为包（如 “用户管理包” 包含 “用户类”“认证类”“权限类”）。
• 包内高内聚（功能相关），包间低耦合（依赖最小化）。

输出：详细的设计模型（细化的类图、部署图、构件图等），直接指导编码实现。