Encapsulation
所谓封装,也就是把客观事物封装成抽象的类,并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作,对不可信的进行信息隐藏。
简单的说,一个类就是一个封装了数据以及操作这些数据的代码的逻辑实体。在一个对象内部,某些代码或某些数据可以是私有的,不能被外界访问。通过这种方式,对象对内部数据提供了不同级别的保护,以防止程序中无关的部分意外的改变或错误的使用了对象的私有部分。
Inheritance
继承是指这样一种能力:它可以使用现有类的所有功能,并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。
通过继承创建的新类称为“子类”或“派生类”,被继承的类称为“基类”、“父类”或“超类”。继承的过程,就是从一般到特殊的过程。
Polymorphism
为了实现运行期的多态,或者说是动态绑定,需要满足三个条件:
- 有类继承或者接口实现
- 子类要重写父类的方法
- 父类的引用指向子类的对象
public class Parent{
public void call(){
sout("im Parent");
}
}
public class Son extends Parent{// 1.有类继承或者接口实现
public void call(){// 2.子类要重写父类的方法
sout("im Son");
}
}
public class Daughter extends Parent{// 1.有类继承或者接口实现
public void call(){// 2.子类要重写父类的方法
sout("im Daughter");
}
}
public class Test{
public static void main(String[] args){
Parent p = new Son(); //3.父类的引用指向子类的对象
Parent p1 = new Daughter(); //3.父类的引用指向子类的对象
}
}
这样,就实现了多态,同样是Parent类的实例,p.call 调用的是Son类的实现、p1.call调用的是Daughter的实现。
有人说,你自己定义的时候不就已经知道p是son,p1是Daughter了么。但是,有些时候你用到的对象并不都是自己声明的。
比如Spring 中的IOC出来的对象,你在使用的时候就不知道他是谁,或者说你可以不用关心他是谁。根据具体情况而定。
IOC,是Ioc—Inversion of Control 的缩写,中文翻译成“控制反转”,它是一种设计思想,意味着将你设计好的对象交给容器控制,而不是传统的在你的对象内部直接控制。
换句话说当我们使用Spring框架的时候,对象是Spring容器创建出来并由容器进行管理,我们只需要使用就行了。
静态多态
上面我们说的多态,是一种运行期的概念。另外,还有一种说法,包括维基百科也说明,多态还分为动态多态和静态多态。
上面提到的那种动态绑定认为是动态多态,因为只有在运行期才能知道真正调用的是哪个类的方法。
很多人认为,还有一种静态多态,一般认为Java中的函数重载是一种静态多态,因为他需要在编译期决定具体调用哪个方法。
但是,其实作者认为,多态应该是一种运行期特性,Java中的方法重写是多态的体现。虽然也有人提出重载是一种静态多态的想法,这个问题在StackOverflow等网站上有很多人讨论,但是并没有什么定论。我更加倾向于重载不是多态。
面向对象的五大基本原则
单一职责原则(Single-Responsibility Principle)
其核心思想为:一个类,最好只做一件事,只有一个引起它的变化。单一职责原则可以看做是低耦合、高内聚在面向对象原则上的引申,将职责定义为引起变化的原因,以提高内聚性来减少引起变化的原因。职责过多,可能引起它变化的原因就越多,这将导致职责依赖,相互之间就产生影响,从而大大损伤其内聚性和耦合度。通常意义下的单一职责,就是指只有一种单一功能,不要为类实现过多的功能点,以保证实体只有一个引起它变化的原因。 专注,是一个人优良的品质;同样的,单一也是一个类的优良设计。交杂不清的职责将使得代码看起来特别别扭牵一发而动全身,有失美感和必然导致丑陋的系统错误风险。
开放封闭原则(Open-Closed principle)
其核心思想是:软件实体应该是可扩展的,而不可修改的。也就是,对扩展开放,对修改封闭的。开放封闭原则主要体现在两个方面1、对扩展开放,意味着有新的需求或变化时,可以对现有代码进行扩展,以适应新的情况。2、对修改封闭,意味着类一旦设计完成,就可以独立完成其工作,而不要对其进行任何尝试的修改。 实现开放封闭原则的核心思想就是对抽象编程,而不对具体编程,因为抽象相对稳定。让类依赖于固定的抽象,所以修改就是封闭的;而通过面向对象的继承和多态机制,又可以实现对抽象类的继承,通过覆写其方法来改变固有行为,实现新的拓展方法,所以就是开放的。 “需求总是变化”没有不变的软件,所以就需要用封闭开放原则来封闭变化满足需求,同时还能保持软件内部的封装体系稳定,不被需求的变化影响。
Liskov替换原则(Liskov-Substitution Principle)
其核心思想是:子类必须能够替换其基类。这一思想体现为对继承机制的约束规范,只有子类能够替换基类时,才能保证系统在运行期内识别子类,这是保证继承复用的基础。在父类和子类的具体行为中,必须严格把握继承层次中的关系和特征,将基类替换为子类,程序的行为不会发生任何变化。同时,这一约束反过来则是不成立的,子类可以替换基类,但是基类不一定能替换子类。 Liskov替换原则,主要着眼于对抽象和多态建立在继承的基础上,因此只有遵循了Liskov替换原则,才能保证继承复用是可靠地。实现的方法是面向接口编程:将公共部分抽象为基类接口或抽象类,通过Extract Abstract Class,在子类中通过覆写父类的方法实现新的方式支持同样的职责。 Liskov替换原则是关于继承机制的设计原则,违反了Liskov替换原则就必然导致违反开放封闭原则。 Liskov替换原则能够保证系统具有良好的拓展性,同时实现基于多态的抽象机制,能够减少代码冗余,避免运行期的类型判别。
依赖倒置原则(Dependecy-Inversion Principle)
其核心思想是:依赖于抽象。具体而言就是高层模块不依赖于底层模块,二者都同依赖于抽象;抽象不依赖于具体,具体依赖于抽象。 我们知道,依赖一定会存在于类与类、模块与模块之间。当两个模块之间存在紧密的耦合关系时,最好的方法就是分离接口和实现:在依赖之间定义一个抽象的接口使得高层模块调用接口,而底层模块实现接口的定义,以此来有效控制耦合关系,达到依赖于抽象的设计目标。 抽象的稳定性决定了系统的稳定性,因为抽象是不变的,依赖于抽象是面向对象设计的精髓,也是依赖倒置原则的核心。 依赖于抽象是一个通用的原则,而某些时候依赖于细节则是在所难免的,必须权衡在抽象和具体之间的取舍,方法不是一层不变的。依赖于抽象,就是对接口编程,不要对实现编程。
接口隔离原则(Interface-Segregation Principle)
其核心思想是:使用多个小的专门的接口,而不要使用一个大的总接口。 具体而言,接口隔离原则体现在:接口应该是内聚的,应该避免“胖”接口。一个类对另外一个类的依赖应该建立在最小的接口上,不要强迫依赖不用的方法,这是一种接口污染。 接口有效地将细节和抽象隔离,体现了对抽象编程的一切好处,接口隔离强调接口的单一性。而胖接口存在明显的弊端,会导致实现的类型必须完全实现接口的所有方法、属性等;而某些时候,实现类型并非需要所有的接口定义,在设计上这是“浪费”,而且在实施上这会带来潜在的问题,对胖接口的修改将导致一连串的客户端程序需要修改,有时候这是一种灾难。在这种情况下,将胖接口分解为多个特点的定制化方法,使得客户端仅仅依赖于它们的实际调用的方法,从而解除了客户端不会依赖于它们不用的方法。 分离的手段主要有以下两种:1、委托分离,通过增加一个新的类型来委托客户的请求,隔离客户和接口的直接依赖,但是会增加系统的开销。2、多重继承分离,通过接口多继承来实现客户的需求,这种方式是较好的。
以上就是5个基本的面向对象设计原则,它们就像面向对象程序设计中的金科玉律,遵守它们可以使我们的代码更加鲜活,易于复用,易于拓展,灵活优雅。不同的设计模式对应不同的需求,而设计原则则代表永恒的灵魂,需要在实践中时时刻刻地遵守。就如ARTHUR J.RIEL在那边《OOD启示录》中所说的:“你并不必严格遵守这些原则,违背它们也不会被处以宗教刑罚。但你应当把这些原则看做警铃,若违背了其中的一条,那么警铃就会响起。”
方法重写与重载
重载
简单说,就是函数或者方法有同样的名称,但是参数列表不相同的情形,这样的同名不同参数的函数或者方法之间,互相称之为重载函数或者方法。
重写
重写指的是在Java的子类与父类中有两个名称、参数列表都相同的方法的情况。由于他们具有相同的方法签名,所以子类中的新方法将覆盖父类中原有的方法。
重载 VS 重写
关于重载和重写,你应该知道以下几点:
1、重载是一个编译期概念、重写是一个运行期间概念。
2、重载遵循所谓“编译期绑定”,即在编译时根据参数变量的类型判断应该调用哪个方法。
3、重写遵循所谓“运行期绑定”,即在运行的时候,根据引用变量所指向的实际对象的类型来调用方法
4、因为在编译期已经确定调用哪个方法,所以重载并不是多态。而重写是多态。重载只是一种语言特性,是一种语法规则,与多态无关,与面向对象也无关。(注:严格来说,重载是编译时多态,即静态多态。但是,Java中提到的多态,在不特别说明的情况下都指动态多态)
重写的条件
参数列表必须完全与被重写方法的相同;
返回类型必须完全与被重写方法的返回类型相同;
访问级别的限制性一定不能比被重写方法的强;
访问级别的限制性可以比被重写方法的弱;
重写方法一定不能抛出新的检查异常或比被重写的方法声明的检查异常更广泛的检查异常
重写的方法能够抛出更少或更有限的异常(也就是说,被重写的方法声明了异常,但重写的方法可以什么也不声明)
不能重写被标示为final的方法;
如果不能继承一个方法,则不能重写这个方法。
重载的条件
被重载的方法必须改变参数列表;
被重载的方法可以改变返回类型;
被重载的方法可以改变访问修饰符;
被重载的方法可以声明新的或更广的检查异常;
方法能够在同一个类中或者在一个子类中被重载。
参考资料
Overriding vs. Overloading in Java
继承与实现 Inheritance And Implement
继承可以使用现有类的所有功能,并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。这种派生方式提现了传递性,在Java中,除了继承,还有一种提现传递性的方式叫做实现。
继承和实现两者的明确定义和区别如下:
继承(Inheritance):如果多个类的某个部分的功能相同,那么可以抽象出一个类出来,把他们的相同部分都放到父类里,让他们都继承这个类。
实现(Implement):如果多个类处理的目标是一样的,但是处理的方法方式不同,那么就定义一个接口,也就是一个标准,让他们的实现这个接口,各自实现自己具体的处理方法来处理那个目标
继承指的是一个类(称为子类、子接口)继承另外的一个类(称为父类、父接口)的功能,并可以增加它自己的新功能的能力。所以,继承的根本原因是因为要复用,而实现的根本原因是需要定义一个标准。
class Car extends Benz implements GasolineCar, ElectroCar{
}
以上,我们定义了一辆汽车,他实现了电动车和汽油车两个标准,但是他属于奔驰这个品牌。像上面这样定义,我们可以最大程度的遵守标准,并且复用奔驰车所有已有的一些功能组件。
特别需要注意的是,Java中支持一个类同时实现多个接口,但是不支持同时继承多个类。但是这个问题在Java 8之后也不绝对了。
另外,在接口中只能定义全局常量(static final)和无实现的方法(Java 8以后可以有defult方法);而在继承中可以定义属性方法,变量,常量等。