面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)核心原理

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)核心原理演講人：日期:06項(xiàng)目開(kāi)發(fā)規(guī)范目錄01程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)02類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)03繼承機(jī)制應(yīng)用04多態(tài)與擴(kuò)展機(jī)制05UML建模實(shí)踐01程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類類是對(duì)象的藍(lán)圖或模板，通過(guò)類可以創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例，類定義了對(duì)象的屬性和方法。對(duì)象對(duì)象是類的實(shí)例，通過(guò)對(duì)象可以調(diào)用類中的屬性和方法，實(shí)現(xiàn)具體功能。消息消息是對(duì)象之間進(jìn)行通信的方式，通過(guò)消息傳遞，對(duì)象可以相互協(xié)作完成任務(wù)。方法方法是類中的函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)象的某個(gè)行為或功能，方法可以被對(duì)象調(diào)用。面向?qū)ο蠡靖拍铑惻c對(duì)象關(guān)系解析類的聲明與定義類聲明定義了類的名稱和成員（屬性、方法），類定義則實(shí)現(xiàn)了類的具體行為和功能。對(duì)象的創(chuàng)建與使用通過(guò)類的實(shí)例化可以創(chuàng)建對(duì)象，使用對(duì)象可以訪問(wèn)類的屬性和方法，實(shí)現(xiàn)類的功能。類與對(duì)象的關(guān)系類是對(duì)象的抽象，對(duì)象是類的具體實(shí)例，類是對(duì)象的模板。構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)構(gòu)造函數(shù)用于初始化對(duì)象，析構(gòu)函數(shù)用于銷毀對(duì)象，保證資源的正確釋放。三大特性（封裝/繼承/多態(tài)）封裝封裝是面向?qū)ο蟮暮诵奶匦灾?，它將?duì)象的屬性和方法封裝在類內(nèi)，對(duì)外部隱藏對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)，只提供必要的接口，提高安全性和簡(jiǎn)化編程。繼承繼承是面向?qū)ο蟮闹匾匦?，它允許一個(gè)類（子類）繼承另一個(gè)類（父類）的屬性和方法，從而實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用和擴(kuò)展性。多態(tài)多態(tài)是面向?qū)ο缶幊痰挠忠恢匾匦?，它允許子類根據(jù)父類的引用或指針，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)用子類的方法，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綁定和靈活編程。02類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)命名應(yīng)簡(jiǎn)潔、易懂，遵循駝峰式或下劃線命名法，確保屬性名稱能夠準(zhǔn)確反映其含義。根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的屬性類型，確保類型的正確性和數(shù)據(jù)的合理性。方法名應(yīng)準(zhǔn)確反映其功能，使用動(dòng)詞或動(dòng)名詞短語(yǔ)，遵循駝峰式或下劃線命名法。每個(gè)方法應(yīng)只實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能或邏輯，避免方法過(guò)于復(fù)雜，降低代碼可讀性。屬性與方法定義規(guī)范屬性命名規(guī)范屬性類型選擇方法命名規(guī)范方法職責(zé)單一構(gòu)造與析構(gòu)方法實(shí)現(xiàn)構(gòu)造函數(shù)作用01初始化對(duì)象，設(shè)置對(duì)象的初始狀態(tài)，確保對(duì)象在創(chuàng)建時(shí)即處于有效狀態(tài)。析構(gòu)函數(shù)作用02清理對(duì)象資源，釋放內(nèi)存等，確保對(duì)象在銷毀時(shí)不會(huì)造成資源泄漏。構(gòu)造與析構(gòu)的配對(duì)03確保每個(gè)構(gòu)造函數(shù)都有對(duì)應(yīng)的析構(gòu)函數(shù)，以保證對(duì)象的正確創(chuàng)建和銷毀?？截悩?gòu)造函數(shù)與賦值運(yùn)算符重載04實(shí)現(xiàn)對(duì)象的深拷貝，避免對(duì)象之間的數(shù)據(jù)共享導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。靜態(tài)成員與常量設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)類級(jí)別的數(shù)據(jù)共享，而不是對(duì)象級(jí)別的數(shù)據(jù)共享。靜態(tài)成員作用01靜態(tài)成員屬于類，而不是對(duì)象，其生命周期貫穿整個(gè)程序運(yùn)行期間。靜態(tài)成員特性02常量應(yīng)具有不可更改性，其值在程序運(yùn)行期間保持不變。常量設(shè)計(jì)原則03常量可用于定義程序中固定不變的數(shù)值、枚舉類型等，提高程序的可讀性和可維護(hù)性。常量使用場(chǎng)景0403繼承機(jī)制應(yīng)用派生類創(chuàng)建規(guī)則派生類從基類繼承屬性和方法，實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用和擴(kuò)展性。繼承的概念和作用使用繼承語(yǔ)法創(chuàng)建派生類，并確定基類與派生類的關(guān)系。派生類可以訪問(wèn)基類的public和protected成員，但不能直接訪問(wèn)private成員。派生類的定義和語(yǔ)法先調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)，再調(diào)用派生類的構(gòu)造函數(shù)。派生類構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序01020403基類成員的訪問(wèn)重寫(xiě)的概念和用法重寫(xiě)是子類對(duì)父類方法進(jìn)行重新定義，以滿足子類需求。重寫(xiě)與重載的區(qū)別重寫(xiě)是子類與父類之間的垂直關(guān)系，重載是同類中方法之間的水平關(guān)系；重寫(xiě)要求方法名、返回類型和參數(shù)列表都相同，重載只需方法名相同但參數(shù)列表不同。重寫(xiě)的要求必須具有相同的訪問(wèn)權(quán)限或更寬松的訪問(wèn)權(quán)限，不能改變?cè)蟹椒ǖ姆祷仡愋秃蛥?shù)列表。重載的概念和用法重載是在同一個(gè)類中方法名相同但參數(shù)列表不同的一組方法。重寫(xiě)與重載對(duì)比抽象類與接口實(shí)現(xiàn)抽象類的概念和用途抽象類不能被實(shí)例化，主要用于定義子類的模板，并提供一些通用方法。接口的概念和用途接口是一種引用類型，是一種抽象的類型，是一種特殊的類，里面全是抽象方法和常量。抽象類與接口的區(qū)別抽象類可以有實(shí)現(xiàn)的方法，接口里面只能有抽象方法；一個(gè)類只能繼承一個(gè)抽象類，但可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口；抽象類的設(shè)計(jì)目的是代碼復(fù)用，而接口的設(shè)計(jì)目的是實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。抽象類與接口的實(shí)現(xiàn)方式子類繼承抽象類需要實(shí)現(xiàn)抽象類中的所有抽象方法，類實(shí)現(xiàn)接口也需要實(shí)現(xiàn)接口中所有的抽象方法。04多態(tài)與擴(kuò)展機(jī)制虛函數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)接口重用通過(guò)虛函數(shù)，可以在基類中定義接口，并在派生類中實(shí)現(xiàn)這些接口，從而實(shí)現(xiàn)接口的重用。實(shí)現(xiàn)多態(tài)性實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綁定多態(tài)性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的核心特性之一，通過(guò)虛函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同對(duì)象對(duì)同一消息的不同響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。虛函數(shù)支持動(dòng)態(tài)綁定，可以在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)實(shí)際對(duì)象的類型來(lái)調(diào)用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)。123動(dòng)態(tài)綁定原理虛函數(shù)表編譯器為每個(gè)包含虛函數(shù)的類生成一個(gè)虛函數(shù)表，該表存儲(chǔ)了虛函數(shù)的地址。當(dāng)調(diào)用虛函數(shù)時(shí)，程序會(huì)查找對(duì)象的虛函數(shù)表，以確定要調(diào)用的實(shí)際函數(shù)。030201虛指針每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)指向其所屬類的虛函數(shù)表的虛指針。通過(guò)虛指針，程序可以找到對(duì)象的虛函數(shù)表，并進(jìn)而找到要調(diào)用的實(shí)際函數(shù)。動(dòng)態(tài)類型識(shí)別在運(yùn)行時(shí)，程序可以識(shí)別對(duì)象的實(shí)際類型，并根據(jù)實(shí)際類型來(lái)調(diào)用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)，這就是動(dòng)態(tài)類型識(shí)別。dynamic_cast可以在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，確保類型轉(zhuǎn)換的安全性。如果類型轉(zhuǎn)換失敗，dynamic_cast會(huì)返回null。類型轉(zhuǎn)換安全策略使用dynamic_cast進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換通過(guò)使用基類指針或引用，可以避免類型轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。在運(yùn)行時(shí)，根據(jù)實(shí)際對(duì)象的類型，程序會(huì)自動(dòng)調(diào)用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)。利用基類指針或引用進(jìn)行多態(tài)操作在進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換之前，先使用typeid運(yùn)算符或type_id類獲取對(duì)象的類型信息，然后根據(jù)類型信息進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，以確保類型轉(zhuǎn)換的正確性。使用類型信息進(jìn)行檢查05UML建模實(shí)踐類和關(guān)系類的屬性與方法抽象類與接口類的可見(jiàn)性明確類和類之間的關(guān)系，包括繼承、實(shí)現(xiàn)、關(guān)聯(lián)、聚合和組合等。使用適當(dāng)?shù)姆?hào)和標(biāo)記來(lái)表示類的可見(jiàn)性，如公共、保護(hù)、私有等。在類圖中清晰地表示類的屬性和方法，包括名稱、類型、可見(jiàn)性等。明確抽象類和接口的區(qū)別，并在類圖中用適當(dāng)?shù)姆?hào)表示。類圖繪制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序圖描述對(duì)象之間按時(shí)間順序進(jìn)行的交互，清晰地展示消息傳遞和對(duì)象生命周期。狀態(tài)圖展示對(duì)象在其生命周期中可能處于的各種狀態(tài)以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。圖的繪制工具可選用如Rose、Visio、MagicDraw等UML建模工具進(jìn)行繪制。圖的解讀通過(guò)時(shí)序圖和狀態(tài)圖，可以深入了解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為和狀態(tài)轉(zhuǎn)換。時(shí)序圖與狀態(tài)圖用例分析與實(shí)現(xiàn)用例圖描述系統(tǒng)功能，并展示參與者與系統(tǒng)之間的交互。用例描述詳細(xì)描述每個(gè)用例的功能需求、前置條件和后置條件。用例實(shí)現(xiàn)根據(jù)用例描述，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)用例的類和方法，并進(jìn)行編碼和測(cè)試。用例的評(píng)審與驗(yàn)證通過(guò)評(píng)審和測(cè)試驗(yàn)證用例的正確性和完整性。06項(xiàng)目開(kāi)發(fā)規(guī)范模塊化設(shè)計(jì)原則單一職責(zé)原則每個(gè)模塊或類都應(yīng)專注于一個(gè)功能或職責(zé)，以減少模塊間的耦合度，提高代碼的可維護(hù)性和可重用性。開(kāi)放封閉原則里氏替換原則模塊應(yīng)對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，對(duì)修改封閉。這意味著在添加新功能時(shí)，應(yīng)盡量通過(guò)擴(kuò)展現(xiàn)有模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是修改已有代碼。子類應(yīng)能夠替換其基類而不影響系統(tǒng)的正確性。這要求子類必須確保繼承的屬性和方法對(duì)其功能來(lái)說(shuō)是適合的。123異常處理機(jī)制異常捕獲與處理在代碼中應(yīng)適當(dāng)捕獲可能發(fā)生的異常，并進(jìn)行相應(yīng)處理，以避免程序崩潰或產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的結(jié)果。自定義異常類根據(jù)項(xiàng)目需要，可自定義異常類，以更精確地描述和處理特定類型的異常。異常鏈機(jī)制在捕獲異常時(shí)，應(yīng)保留原始異常信息，以便在需要