面向对象编程

1. 面向对象的核心元素

类定义了对象的结构和行为，对象是类的实例；属性存储了对象的状态信息；方法定义了对象可以的操作。

1.1. 类（Class）

类（Class）是现实世界中某些具有共同属性和方法的对象的抽象，是创建对象的蓝图或模版。类可以包含数据成员（属性）和成员函数（方法），这些成员定义了对象的状态和行为。

1.2. 对象（Object）

对象（Object）是根据类创建的实例。每个对象都拥有类中定义有属性和方法。对象是类的实体，代表了现实世界中的个体。

1.3. 属性（Attribute）

属性（Attribute）是类中的变量，用于存储对象的状态信息。属性可以是私有的或公有的，它们定义了对象的特征，是对象静态的唯一性。

1.4. 方法（Method）

方法（Method）是类中的函数，定义了对象的行为。方法可以访问和修改对象的状态（属性），并且可以被对象调用以执行某些操作，是对象动态的唯一性。

2. 面向对象编程的交互概念

这里不局限于面向对象编程（OOP），部分还涉及面向服务的架构（SOA）。

2.1. 状态（State）

状态（State）是对象的属性值的集合，定义了对象在某个时刻的具体情况。状态可以影响对象的行为和方法的执行结果。

2.2. 行为（Behavior）

行为（Behavior）是对象所执行的动作或反应。在OOP中，通过对象的方法来实现。对象的行为是其对外部请求或内部状态的响应。

2.3. 实现（Implementation）

实现（Implementation）是指对象的的具体行为逻辑，即对象行为如何改变对象的状态等。

2.4. 消息（Message）

消息（Message）是对象间通信的一种机制。在OOP中，消息可以是方法调用，而在SOA中，消息可以是服务间的交互请求或响应。消息传递是分布式系统中组件间通信的常用方式。

2.5. 服务（Service）

服务（Service）是对象对外提供的一组功能或行为。在SOA中，服务是指通过媒介访问业务功能单元。

3. 面向对象的基本概念

3.1. 抽象（Abstract）

抽象（Abstract）是为了简化复杂问题的过程，通过识别和关注对象的关键特征来忽略哪些不重要的细节。抽象类不能被实例化的类，它通常包含抽象方法（没有实现的方法）。抽象类作用于其他类的基类，强制要求子类提供抽象的具体实现。

3.2. 封装（Encapsluation）

封装（Encapsluation）是将对象的状态（属性）和行为（方法）结合在一起的过程，同时限制对这些状态的直接访问。封装时使用访问修饰符（如private、public、protected）来隐藏对象的内部实现细节，只提供必要的接口给外部访问。

3.3. 继承（Inheritance）

继承（Inheritance）是一种代码复用的方式。它允许一个类（子类或者派生类）继承另一个类（父类或基类）的属性和方法。子类可以扩展或修改父类的行为，也可以添加新的属性和方法。

3.4. 多态（Polymorphis）

多态（Polymorphis）允许一个接口被不同对象以不同方式实现。多态可以通过方法重载（同一个类中多个同名方法，参数不同）和方法重写（子类重写父类的方法）实现。多态性会使得代码更加灵活，可以编写出更加通用的代码，而不必关心具体的类实现。

4. 面向对象编程的接口和抽象类

接口作为系统与外界交互的窗口，定义了系统承诺提供的服务。接口一旦定义，不宜随意修改，以避免对系统和调用者造成影响。
抽象类作为实现类和接口的中间层，提供规范性和部分实现功能。

4.1. 接口和抽象类概念

接口（Interface）是系统对外提供服务的抽象，由类访问的方法组成。
特征：

• 成员变量默认是public、static、final，且必须显示初始化。
• 方法默认都是public、abstract。
• 没有构造方法，不能被实例化。
• 可以继承多个其他接口。
• 类实现接口时，必须实现该接口的所有抽象方法，否则应定义为抽象类。
• 接口不允许直接创建接口的实例，但是允许定义具体实现接口类的引用变量（向上转型）。

抽象类（Abstract Class）是部分实现的类，不能被直接实例化。
特征：

• 可以包含抽象方法和具体方法。
• 可以有实例变量和静态变量，不限于public、static、final。
• 一个类只能继承一个抽象类。

4.2. 抽象类与接口的区别

• 定义方式：抽象类使用abstract class，接口使用interface。
• 继承限制：类继承单一抽象类，实现多个接口。
• 成员变量：接口的成员变量只能是public、static、final。

4.3. 抽象类与接口的联系

• 抽象类和接口都位于继承树的上层，都代表着系统的抽象层。
• 抽象类和接口都不能被实例化，但是可以当作引用类型定义。
• 抽象类和接口都能包含抽象方法，不必提供具体实现。

5. 面向对象编程的类实现和继承

类实现涉及类的具体行为和属性。
继承允许新类（子类）继承现有类（父类）的属性和方法，而方法涉及到重载或覆盖。

5.1. 方法重载与方法覆盖

方法重载（@OverLoad）：

• 允许同一个类中有多个同名方法，只要它们的参数类型、个数、顺序至少有一项不同。
• 返回类型和访问修饰符可以不同，但这不构成重载。

方法覆盖（@Override）：

• 子类覆盖父类中具有相同名称、返回类型和参数列表的方法。
• 返回类型必须与被覆盖的方法一致。
• 用于改变继承自父类的方法的行为。

5.2. 方法重载与方法覆盖的区别

• 参数签名：重载要求不同，覆盖要求完全一致。
• 返回类型：重载不限制，覆盖要求与被覆盖的方法一致。
• 使用范围：重载在同一类中，覆盖在子类和父类之间
• 次数限制：一个方法可以被多次重载，但在子类中只能被覆盖一次

5.3. 方法重载与方法覆盖的联系

• 两者都要求方法名相同。

5.4. super和this关键字

• this：引用当前对象的实例，用于访问当前类的成员变量或构造方法。
• super：引用父类的对象，用于访问父类的构造方法或成员。

两者都用于解决作用域冲突，使被屏蔽的方法或变量在当前上下文中可用。

6. 面向对象编程的类继承原则与实践

继承是提高代码的可重用性和系统的可扩展性的有效手段；

1. 继承层次应控制在2-3层以内，避免过深的继承树，减少理解和维护的难度。
2. 继承树顶层应为抽象层，如接口，以提高系统间的松耦合。
3. 抽象层作为继承树的最上层，对外提供统一的接口。抽象层有助于系统间的解耦和服务的统一。
4. 继承可能破坏封装性，子类可能不恰当地使用或修改父类的内部状态和行为。应谨慎使用继承，避免破坏封装性。
5. 合理利用继承和多态性，同时考虑组合和接口/抽象类替代方案，可以增强代码的封装性、灵活性和可扩展性。
6. 继承应该基于"是一个"（is-a）的关系，而不是"有一个"（has-a）的关系。避免过度使用继承，特别是在多层继承结构中。