面向对象技术复习纲要

面向对象技术复习纲要

本纲要以设计模式与设计原则为主要内容，很多概念性内容请参考其他课本。

Part Ⅰ面向对象基础

1.基本思想：

要点1：任何事物都是对象，对象有属性和方法。复杂对象可以由相对简单的对象以某种方式构成。

要点2：通过类比发现对象间的相似性，即对象间的共同属性，是构成对象类的依据。

要点3：对象间的相互联系是通过传递“消息”来完成的。通过对象之间的消息通信驱动对象执行一系列的操作从而完成某一任务。

2.基本概念

a)对象类动态绑定消息传递

b)特性：封装性继承性多态性

3.优点：模块化，信息隐藏与抽象；自然性；并发性；重用性

4.面向对象的设计支柱：封装、继承、多态

5.静态类型语言与动态类型语言（变量类型声明）

6.静态类与动态类

反多态：父类转换为子类

7.多继承与名称二义性

解决方案：重定义

8.重载与重写

9.重写与遮蔽比较：改写、遮蔽、重定义

10.纯多态

11.模板方法与模板类

12.框架

Part Ⅱ设计模式与设计原则

一、设计原则

a)抽取变化：找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变

化的代码混在一起。

b)针对接口：针对接口编程，而不是针对实现编程。

c)多组合少教程：多用组合，少用继承。

d)松耦合：为了交互对象之间的松耦合设计而努力。

e)开闭原则：类应该对扩展开放，对修改关闭。

f)依赖倒置原则：要依赖抽象，不要依赖具体类。

g)最少知识原则：只和你的密友谈话。

h)好莱坞原则：别调用（打电话给）我们，我们会调用（打电话给）你。

i)单一责任：一个类应该只有一个引起变化的原因。

二、设计模式概览

a)策略模式：定义了算法族，分别封装起来，让它们之间可以互相替换，此模式让算

法的变化独立于使用算法的客户。

b)观察者模式：定义了对象之间的一对多依赖，这样一来，当一个对象改变状态时，

它的所有依赖者都会收到通知并自动更新。

c)装饰者模式：动态地将责任附加到对象上。若要扩展功能，装饰者提供了比继承更

有弹性的替代方案。

d)工厂模式：

i.简单工厂模式

ii.工厂方法模式：定义了一个创建对象的接口，但由子类决定要实例化的类是哪一个。工厂方法让类把实例化推迟到子类。

iii.抽象工厂模式：提供一个接口，用于创建相关或依赖对象的家族，而不需要明确指定具体类。

e)单件模式：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

f)命令模式：将“请求”封装成对象，以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化

其他对象。命令模式也指出可撤销的操作。

g)适配器模式：将一个类的接口，转换成客户期望的另一个接口。适配器让原本接口

不兼容的类可以合作无间。

h)外观模式：提供了一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口。外观定义了一

个高层接口，让子系统更容易使用。

i)模板方法模式：在一个方法中定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。

模板方法使得子类可以在不改变算法接口的情况下，重新定义算法中的某些步骤。

j)迭代器模式：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部的表示。

k)组合模式：允许你将对象组合成树形结构来表现“整体/部分”层次结构。组合能让客户以一致的方式处理个别对象以及对象组合。

l)状态模式：允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。

m)代理模式：为另一个对象提供一个替身或占位符以控制对这个对象的访问。

n)复合模式：结合两个或以上的模式，组成一个解决方案，解决一再发生的一般性问题。

三、设计模式详解

a)策略模式：

i.要点：

1.知道OO基础，并不足以让你设计出良好的OO系统。

2.良好的OO设计必须具备可复用、可扩充、可维护三个特性。

3.模式可以让我们建造出具有良好OO设计质量的系统。

4.模式被认为是历经验证的OO设计经验。

5.模式不是代码，而是针对设计问题的通用解决方案。你可以把它们用到

特定的应用中。

6.模式不是被发明，而是被发现。

7.大多数的模式和原则，都着眼于软件变化的主题。

8.大多数的模式都允许系统局部改变独立于其他部分。

9.我们常把系统中会变化的部分抽出来封装。

10.模式让开发人员之间有共享的语言，能够最大化沟通的价值。

ii.类图：

b)观察者模式：

i.要点：

1.观察者模式定义了对象之间一对多的关系。

2.主题（也就是可观察者）用一个共同的接口来更新观察者。

3.观察者和可观察者之间用松耦合方式结合（loose coupling），可观察者不

知道观察者的细节，只知道观察者实现了观察者接口。

4.使用此模式时，你可从被观察者处推（push）或拉（pull）数据（然而，

推的方式被认为更“正确”）。

5.有多个观察者时，不可以依赖特定的通知次序。

6.Java有多种观察者模式的实现，包括了通用的java.util.Observable.

7.要注意java.util.Observable实现上所带来的一些问题。

8.如果有必要的话，可以实现自己的Observable，这并不难，不要害怕。

9.Swing大量使用观察者模式，许多GUI框架也是如此。

10.此模式也被应用在许多地方，例如：JavaBeans、RMI。

ii.类图：

c)装饰者模式：

i.要点：

1.继承属于扩展形式之一，但不见得是达到弹性设计的最佳方式。

2.在我们的设计中，应该允许行为可以被扩展，而无须修改现有的代码。

3.组合和委托可用于在运行时动态地加上新的行为。

4.除了继承，装饰者模式也可以让我们扩展行为。

5.装饰者模式意味着一群装饰者类，这些类用来包装具体组件。

6.装饰者类反映出被装饰的组件类型（事实上，他们具有相同的类型，都

经过接口或继承实现）。

7.装饰者可以在被装饰者的行为前面与/或后面加上自己的行为，甚至将被

装饰者的行为整个取代掉，而达到特定的目的。

8.你可以用无数个装饰者包装一个组件。

9.装饰者一般对组件的客户是透明的，除非客户程序依赖于组件的具体类

型。

10.装饰者会导致设计中出现许多小对象，如果过度使用，会让程序变得很

复杂。

ii.类图：

d)工厂模式：

i.要点：

1.所有的工厂都是用来封装对象的创建

2.简单工厂，虽然不是真正的设计模式，但仍不失为一个简单的方法，可

以将客户程序从具体类解耦。

3.工厂方法使用继承：把对象的创建委托给子类，子类实现工厂方法来创

建对象。

4.抽象工厂使用对象组合：对象的创建被实现在工厂接口所暴露出来的方

法中。

5.所有工厂模式都通过减少应用程序和具体类之间的依赖促进松耦合。

6.工厂方法允许类将实例化延迟到子类进行。

7.抽象工厂创建相关的对象家族，而不需要依赖它们的具体类。

8.依赖倒置原则，指导我们避免依赖具体类型，而要尽量依赖抽象。

9.工厂是很有威力的技巧，帮助我们针对抽象编程，而不是要针对具体类

编程。

ii.类图：

1.简单工厂

2.工厂方法

3.抽象工厂

e)单件模式：

i.要点：

1.单件模式确保程序中一个类最多只有一个实例。

2.单件模式也提供访问这个实例的全局点。

3.在Java中实现单件模式需要私有的构造器、一个静态方法和一个静态变

量。

4.确定在性能和资源上的限制，然后小心地选择适当的方案来实现单件，

以解决多线程的问题（我们必须认定所有的程序都是多线程的）。

5.如果不是采用第五版的Java 2，双重检查加锁实现会失效。

6.小心，你如果使用多个类加载器，可能导致单件失效而产生多个实例。

7.如果使用JVM 1.2或之前的版本，你必须建立单件注册表，以免垃圾收

集器将单件回收。

ii.类图：

f)命令模式：

i.要点：

1.命令模式将发出请求的对象和执行请求的对象解耦。

2.在被解耦的两者之间是通过命令对象进行沟通的，命令对象封装了接收

者和一个或一组动作。

3.调用者通过调用命令对象的execute()发出请求，这会使得接收者的动作

被调用。

4.调用者可以接受命令当作参数，甚至在运行时动态地运行。

5.命令可以支持撤销，做法是实现一个undo()方法来回倒execute()被执行

前的状态。

6.宏命令是命令的一种简单的延伸，允许调用多个命令。宏方法也可以支

持撤销。

7.实际操作时，很常见使用“聪明”命令对象，也就是直接实现了请求，

而不是将工作委托给接收者。

8.命令也可以用来实现日志和事务系统。

ii.类图：

g)适配器模式与外观模式

i.要点：

1.当需要使用一个现有的类而其接口并不符合你的需要时，就使用适配

器。

2.当需要简化并统一一个很大的接口或者一群复杂的接口时，使用外观。

3.适配器改变接口以符合客户的期望。

4.外观将客户从一个复杂的子系统中解耦。

5.实现一个适配器可能需要一番功夫，也可能不费功夫，视目标接口的大

小与复杂度而定。

6.实现一个外观，需要将子系统组合进外观中，然后将工作委托给子系统

执行。

7.适配器模式有两种形式：对象适配器和类适配器。类适配器需要用到多

重继承。

8.你可以为一个子系统实现一个以上的外观。

9.适配器将一个对象包装起来以改变其接口；装饰者将一个对象包装起来

以增加新的行为和责任而外观将一群对象“包装”起来以简化其接口。

ii.比较

1.装饰者：不改变接口，但加入责任

2.适配器：将一个接口转成另一个接口

3.外观：让接口变简单

iii.类图：

1.适配器模式：

2.外观模式：

h)模板方法模式：

i.要点：

1.“模板方法”定义了算法的步骤，把这些步骤的实现延迟到子类。

2.模板方法模式为我们提供了一种代码复用的重要技巧。

3.模板方法的抽象类可以定义具体方法、抽象方法和钩子。

4.抽象方法由子类实现。

5.钩子是一种方法，它在抽象类中不做事，或者只做默认的事情，子类可

以选择要不要去覆盖它。

6.为了防止子类改变模板方法中的算法，可以将模板方法声明为final。

7.好莱坞原则告诉我们，将决策权放在高层模块中，以便决定如何以及何

时调用底层模块。

8.你将在真实世界代码中看到模板方法模式的许多变体，不要期待它们全

都是一眼就可以被你认出的。

9.策略模式和模板方法模式都封装算法，一个用组合，一个用继承。

10.工厂方法是模板方法的一种特殊版本。

ii.比较

1.模板方法：子类决定如何实现算法中的某些步骤

2.策略：封装可互换的行为，然后使用委托来决定要采用哪一个行为

3.工厂方法：哪个具体类

iii.类图：

i)迭代器和组合模式

i.要点

1.迭代器允许访问聚合的元素，而不需要暴露它的内部结构。

2.迭代器将遍历聚合的工作封装进一个对象中。

3.当使用迭代器的时候，我们依赖聚合提供遍历。

4.迭代器提供了一个通用的接口，让我们遍历聚合的项，当我们编码使用

聚合的项时，就可以使用多态机制。

5.我们应该努力让一个类只分配一个责任。

6.组合模式提供一个结构，可同时包容个别对象和组合对象。

7.组合模式允许客户对个别对象以及组合对象一视同仁。

8.组合结构内的任意对象称为组件，组件可以是组合，也可以是叶节点。

9.在实现组合模式时，有许多设计上的折衷。你要根据需要平衡透明性和

安全性。

ii.比较

1.策略：封装可互换的行为，并使用委托决定使用哪一个

2.适配器：改变一个或多个类的接口

3.迭代器：提供一个方式来遍历集合，而无须暴露集合的实现

4.外观：简化一群类的接口

5.组合：客户可以将对象的集合以及个别的对象一视同仁

6.观察者：当某个状态改变时，允许一群对象能被通知到

iii.类图：

1.迭代器模式：

2.组合模式：

j)状态模式

i.要点：

1.状态模式允许一个对象基于内部状态而拥有不同的行为。

2.和程序状态机（PSM）不同，状态模式用类代表状态。

3.Context会将行为委托给当前状态对象。

4.通过将每个状态封装进一个类，我们把以后需要做的任何改变局部化

了。

5.状态模式和策略模式有相同的类图，但是它们的意图不同。

6.策略模式通常会用行为或算法来配置Context类。

7.状态模式允许Context随着状态的改变而改变行为。

8.状态转换可以由State类或Context类控制。

9.使用状态模式通常会导致设计中类的数目大量增加。

10.状态类可以被多个Context实例共享。

ii.比较

1.状态：封装基于状态的行为，并将行为委托到当前状态。

2.策略：将可以互换的行为封装起来，然后使用委托的方法，决定使用哪

一个行为

3.模板方法：由子类决定如何实现算法中的某些步骤

iii.类图：

k)代理模式：

i.要点：

1.代理模式为另一个对象提供代表，以便控制客户对对象的访问，管理访

问的方式有许多种。

2.远程代理管理客户和远程对象之间的交互。

3.虚拟代理控制访问实例化开销大的对象。

4.保护代理基于调用者控制对对象方法的访问。

5.代理模式有许多变体，例如：缓存代理、同步代理、防火墙代理和写入

时复制代理。

6.代理在结构上类似装饰者，但是目的不同。

7.装饰者模式为对象加上卫星，而代理则是控制访问。

8.Java内置的代理支持，可以根据需要建立动态代理，并将所有调用分配

到所选的处理器。

9.就和其他的包装者（wrapper）一样，代理会造成你的设计中类的数目增

加。

ii.比较

1.装饰者：包装另一个对象，并提供额外的行为。

2.外观：包装许多对象以简化它们的接口。

3.代理：包装另一个对象，并控制对它的访问。

4.适配器：包装另一个对象，并提供不同的接口。

iii.类图：

l)复合模式

i.要点：

1.MVC是复合模式，结合了观察者模式、策略模式和组合模式。

2.模型使用了观察者模式，以便观察者更新，同时保持两者之间解耦。

3.控制器是视图的策略，视图可以使用不同的控制器实现，得到不同的行

为。

4.视图使用组合模式实现用户界面，用户界面通常组合了嵌套的组件，像

面板、框架和按钮。

5.这些模式携手合作，把MVC模型的三层解耦，这样可以保持设计干净又

有弹性。

6.适配器模式用来将新的模型适配成已有的视图和控制器。

7.Model 2 是MVC在Web上的应用。

8.在Model 2中，控制器实现成Servlet，而JSP/HTML实现视图。

ii.示意图：

四、设计模式辨析总结

a)要点：

i.让设计模式自然而然地出现在你的设计中，而不是为了使用而使用。

ii.设计模式并非僵化的教条；你可以依据自己的需要采用或调整。

iii.总是使用满足需要的最简单解决方案，不管它用不用模式。

iv.学习设计模式的类目，可以帮你自己熟悉这些模式以及他们之间的关系。

v.模式的分类（或类目）是将模式分成不同的族群，如果这么做对你有帮助，就采用吧！

vi.你必须相当专注才能够成为一个模式的作家：这需要实现也需要耐心，同时还必须乐意做大量的精化工作。

vii.请牢记：你所遇到大多数的模式都是现有模式的变体，而非新的模式。

viii.模式能够为你带来的最大好处之一是：让你的团队拥有共享词汇。

ix.任何社群都有自己的行话，模式社群也是如此。别让这些行话绊着，在熟悉以上这些之后，你已经能够应用大部分的行话了。

b)比较

i.装饰者：包装一个对象，以提供新的行为。

ii.状态：封装了基于状态的行为，并使用委托在行为之间切换。

iii.迭代器：在对象的集合之中游走，而不暴露集合的实现。

iv.外观：简化一群类的接口。

v.策略：封装可以互换的行为，并使用委托来决定要使用哪一个。

vi.代理：包装对象，以控制对此对象的访问。

vii.工厂方法：由子类决定要创建的具体类是哪一个。

viii.适配器：封装对象，并提供不同的接口。

ix.观察者：让对象能够在状态改变时被通知。

x.模板方法：由子类决定如何实现一个算法中的步骤。

xi.组合：客户用一致的方式处理对象集合和单个对象。

xii.单件：确保有且只有一个对象被创建。

xiii.抽象工厂：允许客户创建对象的家族，而无需指定他们的具体类。xiv.命令：封装请求成为对象。