物件導向

“物件導向”是台灣的一種說法，其實際相當於普通話“面向對象”。

面向對象(Object Oriented,OO)是當前計算機界關心的重點，它是90年代軟體開發方法的主流。面向對象的概念和應用已超越了程序設計和軟體開發，擴展到很寬的範圍。如資料庫系統、互動式界面、應用結構、應用平台、分散式系統、網路管理結構、CAD技術、人工智慧等領域。

談到面向對象，這方面的文章非常多。但是，明確地給出對象的定義或說明對象的定義的非常少——至少我還沒有發現。起初，“面向對象”是專指在程序設計中採用封裝、繼承、抽象等設計方法。可是，這個定義顯然不能再適合至今情況。面向對象的思想已經涉及到軟體開發的各個方面。如，面向對象的分析（OOA，Object Oriented Analysis），面向對象的設計（OOD，Object Oriented Design）、以及我們經常說的面向對象的編程實現（OOP，Object Oriented Programming）。許多有關面向對象的文章都只是講述在面向對象的開發中所需要注意的問題或所採用的比較好的設計方法。看這些文章只有真正懂得什麼是對象，什麼是面向對象，才能最大程度地對自己有所裨益。這一點，恐怕對初學者甚至是從事相關工作多年的人員也會對它們的概念模糊不清。

一、面向對象的基本概念

(1)對象。

對象是人們要進行研究的任何事物，從最簡單的整數到複雜的飛機等均可看作對象，它不僅能表示具體的事物，還能表示抽象的規則、計劃或事件。

(2)對象的狀態和行為。

對象具有狀態，一個對象用數據值來描述它的狀態。

對象還有操作，用於改變對象的狀態，對象及其操作就是對象的行為。

對象實現了數據和操作的結合，使數據和操作封裝於對象的統一體中

(3)類。

具有相同或相似性質的對象的抽象就是類。因此，對象的抽象是類，類的具體化就是對象，也可以說類的實例是對象。

類具有屬性，它是對象的狀態的抽象，用數據結構來描述類的屬性。

類具有操作，它是對象的行為的抽象，用操作名和實現該操作的方法來描述。

(4)類的結構。

在客觀世界中有若干類，這些類之間有一定的結構關係。通常有兩種主要的結構關係，即一般--具體結構關係，整體--部分結構關係。

①一般——具體結構稱為分類結構，也可以說是“或”關係，或者是“is a”關係。

②整體——部分結構稱為組裝結構，它們之間的關係是一種“與”關係，或者是“has a”關係。

(5)消息和方法。

對象之間進行通信的結構叫做消息。在對象的操作中，當一個消息發送給某個對象時，消息包含接收對象去執行某種操作的信息。發送一條消息至少要包括說明接受消息的對象名、發送給該對象的消息名（即對象名、方法名）。一般還要對參數加以說明，參數可以是認識該消息的對象所知道的變數名，或者是所有對象都知道的全局變數名。

類中操作的實現過程叫做方法，一個方法有方法名、參數、方法體。

二、面向對象的特徵

(1)對象唯一性。

每個對象都有自身唯一的標識，通過這種標識，可找到相應的對象。在對象的整個生命期中，它的標識都不改變，不同的對象不能有相同的標識。

(2)抽象性。

分類性是指將具有一致的數據結構(屬性)和行為(操作)的對象抽象成類。一個類就是這樣一種抽象，它反映了與應用有關的重要性質，而忽略其他一些無關內容。任何類的劃分都是主觀的，但必須與具體的應用有關。

(3)繼承性。

繼承性是子類自動共享父類數據結構和方法的機制，這是類之間的一種關係。在定義和實現一個類的時候，可以在一個已經存在的類的基礎之上來進行，把這個已經存在的類所定義的內容作為自己的內容，並加入若干新的內容。

繼承性是面向對象程序設計語言不同於其它語言的最重要的特點，是其他語言所沒有的。

在類層次中，子類只繼承一個父類的數據結構和方法，則稱為單重繼承。

在類層次中，子類繼承了多個父類的數據結構和方法，則稱為多重繼承。

在軟體開發中，類的繼承性使所建立的軟體具有開放性、可擴充性，這是信息組織與分類的行之有效的方法，它簡化了對象、類的創建工作量，增加了代碼的可重性。

採用繼承性，提供了類的規範的等級結構。通過類的繼承關係，使公共的特性能夠共享，提高了軟體的重用性。

(4)多態性(多形性)

多態性是指相同的操作或函數、過程可作用於多種類型的對象上並獲得不同的結果。不同的對象，收到同一消息可以產生不同的結果，這種現象稱為多態性。

多態性允許每個對象以適合自身的方式去響應共同的消息。

多態性增強了軟體的靈活性和重用性。

三、面向對象的要素

(1)抽象。

抽象是指強調實體的本質、內在的屬性。在系統開發中，抽象指的是在決定如何實現對象之前的對象的意義和行為。使用抽象可以儘可能避免過早考慮一些細節。

類實現了對象的數據（即狀態）和行為的抽象。

(2)封裝性（信息隱藏）。

封裝性是保證軟體部件具有優良的模塊性的基礎。

面向對象的類是封裝良好的模塊，類定義將其說明（用戶可見的外部介面）與實現（用戶不可見的內部實現）顯式地分開，其內部實現按其具體定義的作用域提供保護。

對象是封裝的最基本單位。封裝防止了程序相互依賴性而帶來的變動影響。面向對象的封裝比傳統語言的封裝更為清晰、更為有力。

(3)共享性

面向對象技術在不同級別上促進了共享

同一類中的共享。同一類中的對象有著相同數據結構。這些對象之間是結構、行為特徵的共享關係。

在同一應用中共享。在同一應用的類層次結構中，存在繼承關係的各相似子類中，存在數據結構和行為的繼承，使各相似子類共享共同的結構和行為。使用繼承來實現代碼的共享，這也是面向對象的主要優點之一。

在不同應用中共享。面向對象不僅允許在同一應用中共享信息，而且為未來目標的可重用設計準備了條件。通過類庫這種機制和結構來實現不同應用中的信息共享。

4.強調對象結構而不是程序結構

四、面向對象的開發方法

面向對象開發方法的研究已日趨成熟，國際上已有不少面向對象產品出現。面向對象開發方法有Coad方法、Booch方法和OMT方法等。

1.Booch方法

Booch最先描述了面向對象的軟體開發方法的基礎問題，指出面向對象開發是一種根本不同於傳統的功能分解的設計方法。面向對象的軟體分解更接近人對客觀事務的理解，而功能分解只通過問題空間的轉換來獲得。

2.Coad方法

Coad方法是1989年Coad和Yourdon提出的面向對象開發方法。該方法的主要優點是通過多年來大系統開發的經驗與面向對象概念的有機結合，在對象、結構、屬性和操作的認定方面，提出了一套系統的原則。該方法完成了從需求角度進一步進行類和類層次結構的認定。儘管Coad方法沒有引入類和類層次結構的術語，但事實上已經在分類結構、屬性、操作、消息關聯等概念中體現了類和類層次結構的特徵。

3.OMT方法

OMT方法是1991年由James Rumbaugh等5人提出來的，其經典著作為“面向對象的建模與設計”。

該方法是一種新興的面向對象的開發方法，開發工作的基礎是對真實世界的對象建模，然後圍繞這些對象使用分析模型來進行獨立於語言的設計，面向對象的建模和設計促進了對需求的理解，有利於開發得更清晰、更容易維護的軟體系統。該方法為大多數應用領域的軟體開發提供了一種實際的、高效的保證，努力尋求一種問題求解的實際方法。

4.UML(Unified Modeling Language)語言

軟體工程領域在1995年～1997年取得了前所未有的進展，其成果超過軟體工程領域過去15年的成就總和，其中最重要的成果之一就是統一建模語言（UML)的出現。UML將是面向對象技術領域內佔主導地位的標準建模語言。

UML不僅統一了Booch方法、OMT方法、OOSE方法的表示方法，而且對其作了進一步的發展，最終統一為大眾接受的標準建模語言。UML是一種定義良好、易於表達、功能強大且普遍適用的建模語言。它融入了軟體工程領域的新思想、新方法和新技術。它的作用域不限於支持面向對象的分析與設計，還支持從需求分析開始的軟體開發全過程。