面向对象的5个基本设计原则
《面向对象程序设计》课程设计
《面向对象程序设计》课程设计在当今数字化的时代，计算机程序设计的重要性日益凸显。
而面向对象程序设计作为一种重要的编程范式，在软件开发中发挥着关键作用。
本次课程设计旨在深入探究面向对象程序设计的原理、方法和应用，培养学生的编程思维和实践能力。
一、课程目标1、掌握面向对象的基本概念，如类、对象、封装、继承和多态等。
2、学会使用面向对象的方法进行问题分析和程序设计。
3、能够运用常见的编程语言（如 Java、C+＋等）实现面向对象的程序。
4、培养团队合作精神和解决实际问题的能力。
二、课程内容1、面向对象的基本概念类与对象的定义和关系封装的实现和意义继承的概念和分类（单继承、多继承）多态的表现形式（重载、覆盖）2、面向对象的设计原则单一职责原则开放封闭原则里氏替换原则依赖倒置原则接口隔离原则迪米特法则3、常用的设计模式创建型模式（工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式等）结构型模式（适配器模式、桥接模式、装饰器模式等）行为型模式（策略模式、责任链模式、观察者模式等）4、编程语言的实践选择一种主流的编程语言（如 Java 或 C+＋），进行实际的编程练习。
完成从简单的控制台应用程序到复杂的图形用户界面应用程序的开发。
三、课程实施1、理论教学通过课堂讲解、案例分析和讨论，让学生理解面向对象程序设计的基本概念和原理。
2、实践教学安排实验课程，让学生在实际操作中掌握编程语言的使用和面向对象程序的开发。
布置课程设计项目，要求学生以小组形式完成一个具有一定规模和复杂度的应用程序。
3、教学资源提供相关的教材、参考书籍和在线资源，方便学生自主学习。
利用在线教学平台，发布教学资料、作业和答疑。
四、课程考核1、平时成绩包括考勤、课堂表现、作业完成情况等。
2、实验成绩根据实验报告和实验项目的完成情况进行评定。
3、课程设计成绩从项目的需求分析、设计方案、代码实现、测试结果和团队协作等方面进行综合评价。
五、课程设计项目示例以“学生管理系统”为例，介绍面向对象程序设计的应用。
请简述面向对象设计的启发规则
请简述面向对象设计的启发规则在设计中，我们往往会根据自己已有的经验进行面向对象程序的编写。
但是实际上我们不知道为什么要这样做？我们可以怎样更好地改进面向对象设计呢？这个问题值得我们深入思考，也是我们本节课要解决的内容。
在开始之前，先给大家简单介绍一下面向对象程序设计的基本概念和几条设计规则。
1、主体是能被用户直接使用的工具，它对系统资源有使用权。
2、主体应该提供完成特定功能的信息，而不是说明完成某些特定功能所需要的过程和逻辑。
3、主体应该是对现实世界的抽象，而不是对人类经验的简单总结。
4、从属关系应该明确，如果两个主体间没有从属关系，那么从属关系就失去了意义。
5、复杂性应该控制在一定范围内。
6、如果存在可由子类扩充的方法，它也应该可以被子类继承。
7、通常情况下，应该为不同类型的方法分别提供相应的接口，方便它们互相调用。
8、面向对象的程序设计方法要求软件系统必须具备三个基本特性：封装性、继承性和多态性。
下面我们来看一个简单的例子，加深一下对这些概念的理解。
请读者帮助我们完善这个示例。
从上面的示例可以看出面向对象的程序设计方法适用于开发大规模软件系统，但是对于我们日常开发小规模程序来说还不够合适，所以我们在这里再来简化一下，并且通过进一步思考和分析，让学生自己来归纳和总结这些设计原则。
请同学们观察上面的例子，哪些符合了面向对象程序设计的启发规则？哪些又不符合？为什么？启发规则在各种各样的软件开发中都有存在，请大家想一想你在学习软件工程的时候，是否也曾经犯过上面的错误呢？在以后的软件工程教学过程中，我们可以利用各种各样的事物作为载体，把这些启发规则作为设计的准则贯穿于整个软件开发的过程当中，让学生能够轻松地掌握这些原则，真正做到举一反三，触类旁通。
3、对象只需要在主体中出现一次，而不需要其它任何操作。
4、主体可以被组合和重用。
5、如果程序中需要用到类或抽象类的话，那么应该尽量不重复使用。
6、如果子类可以扩展父类的功能，那么应该尽量少的使用重复的功能。
Solid-原则
开闭原则的讨论
软件实体应该是可扩展，而不可修改的。也就是说，对扩展是 开放的，而对修改是封闭的。这个原则是诸多面向对象编程原 则中最抽象、最难理解的一个。
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。
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， 而不要对类进行任何修改。
SOLID
I 接口隔离原则 ：接口隔离原则 认为“多个特 定客户端接口要好于一个宽泛用途的接口”的 概念。
SOLID
D 依赖反转原则： 依赖反转原则 认为一个方 法应该遵从“依赖于抽象而不是一个实例” 的概念。依赖注入是该原则的一种实现方式。
单一功能原则的讨论
当需要修改某个类的时候原因有且只有一个（THERE SHOULD NEVER BE MORE THAN ONE REASON FOR A CLASS TO CHANGE）。换句话说就是让一个类只做一种类 型责任，当这个类需要承担其他类型的责任的时候，就需要分解这个类。在所有 的SOLID原则中，这是大多数开发人员感到最能完全理解的一条。严格来说，这也 可能是违反最频繁的一条原则了。 单一责任原则可以看作是低耦合、高内聚在面向对象原则上的引申，将责任定义 为引起变化的原因，以提高内聚性来减少引起变化的原因。责任过多，可能引 起 它变化的原因就越多，这将导致责任依赖，相互之间就产生影响，从而极大的损 伤其内聚性和耦合度。单一责任，通常意味着单一的功能，因此不要为一个模块 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。
于是，问题变为："那么，如果我需要修改这个基类的工作方式，那应当怎么 做呢？"OCP的另一部分中给出这一答案；基类应当开放，可进行扩充。在这 里，扩充是指创建一个由此基类继承而来的派生类，它可以扩充或重载基类 功能，以提供使用者所需要的特定功能。这样，使用者就能使用类的修改版 本，而不会影响到类的其他使用者。使用者还可以在将来更轻松地使用基类 的升级版本，因为他们不用担心丢失自己的修改内容。
软件工程第十一章面向对象设计
THANKS
感谢观看
01
抽象类是一种不能被实例化的 类，它只能被其他类继承。
02
抽象类可以包含抽象方法和具 体方法。抽象方法是没有具体 实现的方法，需要在继承抽象 类的子类中实现。
03
通过继承抽象类，子类可以继 承抽象类的属性和方法，并且 可以重写或实现抽象类中的方 法。
接口与抽象类的选择
在设计软件时，选择使用接口还是抽象类取决于具体需求和设计目标。
关系
关系描述了对象之间的交互和联系。 常见的关系包括关联、聚合和继承。
继承与多态的设计
继承
继承是一种实现代码重用的方式，子类可以继承父类的属性和方法，并可以扩展或覆盖它们。通过继承，可以建 立类之间的层次结构，使得代码更加清晰和易于维护。
多态
多态是指一个接口可以有多种实现方式，或者一个对象可以有多种形态。多态可以提高代码的灵活性和可扩展性， 使得程序更加易于维护和修改。
02
类与对象的设计
类的定义与属性
类的定义
类是对象的抽象，它描述了一组具有相同属性和行为的对象。类定义了对象的结构、行为和关系。
属性
属性是类中用于描述对象状态的变量。每个对象都有其自己的属性值，这些属性值决定了对象的状态 。
对象的行为与关系
行为
行为是类中定义的方法，用于描述对 象可以执行的操作。方法定义了对象 的行为和功能。
高层模块不应该依赖于低层模块，它们都应 该依赖于抽象。
面向对象设计的优势
提高代码可重用性
通过类和继承实现代码重用，减少重 复代码。
提高代码可维护性
面向对象设计使得代码结构更加清晰， 易于理解和维护。
提高开发效率
通过快速原型开发，快速构建软件系 统。
《实用软件工程》第9章 面向对象设计
• 信息隐藏：对于类而言，其内部信息如属性的表示方法和操作的实现算法，对 外界是隐藏的。外界通过有限的接口来访问类的内部信息。
17
9.3.2 面向对象设计的原则
• 低耦合：在面向对象设计中，耦合主要指对象之间相互关联的紧密程度，低耦 合有利于降低一个模块改变对其他模块的影响。
• 高内聚：内聚与耦合密切相关，低耦合往往意味着高内聚，高内聚有助于提高 系统独立性。
但随着需求理解的加深，以及对系统认识程度的逐步 提高，设计人员还要对模型进行修正和完善。 • 设计任务管理子系统包括确定任务，分配任务，还包 括权衡一致性、成本、性能等因素以及未来可扩充性。 • 设计数据管理子系统，需要设计数据格式以及相应的 服务，设计数据格式的方法与所用的数据存储管理模 式密切相关，不同数据存储管理模式时，属性和服务 的设计方法是不同的。
9.2 面向对象设计与面向对象分析的关系
• 设计阶段的任务是及时把分析阶段得到的需求转变成符合各项要求的 系统实现方案。与传统的软件工程方法不同的是，面向对象的方法不强调 需求分析和软件设计的严格区分。实际上，面向对象的需求分析和面向对 象的设计活动是一个反复迭代的过程，从分析到设计的过渡，是一个逐渐 扩充、细化和完善分析阶段所得到的各种模型的过程。严格的意义上来讲， 从面向对象分析到面向对象设计不存在转换问题，而是同一种表示方法在 不同范围的运用。面向对象设计也不仅仅是对面向对象分析模型进行细化。
• （2）人机交互子系统包括有效的人机交互所需的显示和输入，这些类在很大程度上 依赖于所用的图形用户界面环境，例如Windows、Delphi、C++，而且可能包括“窗 口”、“菜单”、“滚动条”、“按钮”等针对项目的特殊类。
25
9.5.1 系统分解
面向对象方法学的出发点和基本原则
面向对象方法学的出发点和基本原则1 面向对象方法学简介面向对象方法学（ Object-Oriented Methodology, OOM）是一种软件工程的建模模式，它被广泛应用在软件工程的设计与开发中。
OOM是一种面向对象的分析、设计及编程的过程，用来组织抽象和构造有效的软件系统。
2 出发点及基本原则OOM的基本出发点是，让计算机能够更好的处理真实世界中复杂的问题。
它通过把巨大而复杂的系统分解为由许多独立的概念实体组成的、耦合度较低的“对象”来实现这一目标。
OOM的基本原则是要使组件（或对象）具有封装性、继承性和多态性：1. 封装性：能够将某些属性或功能封装到一个单一的实体之中，以达到良好的模块独立性、维护性等目的。
2. 继承性：直接通过之前定义的对象可以定义一个新的对象，新的对象将具有之前定义的对象的所有功能，从而极大的提高开发效率。
3. 多态性：每个子类可以具备不同的实现，以提高代码的可重用性。
3 典型应用OOM在软件工程设计与开发过程中被广泛应用。
一些软件语言，如C++、Java等都是面向对象编程语言，这些语言的使用都可以根据OOM的原则来实现。
此外，OOM的思想也可以被应用到其它的计算机应用领域。
例如，它可以用来设计具有分布式功能的大型系统，例如银行的信息系统等。
它也可以用来设计新的知识表示方法和面向对象数据库，以满足要求表示和处理复杂现实存在的事物与概念。
4 结论面向对象方法学是一种非常有效且实用的软件工程模式，它能够帮助程序员开发出更高质量的程序。
OOM的组件（或对象）具有封装性、继承性和多态性，这使得它能够更好的模拟真实世界中复杂的对象，并为实现这些对象的功能提供了一种有效的方法。
信息系统分析与设计(真题题库)含答案
信息系统分析与设计(真题题库)含答案信息系统分析与设计真题题库及答案一、选择题1. 信息系统开发的目的是（）A. 提高工作效率B. 提高系统性能C. 改善业务流程D. 所有上述内容答案：D解析：信息系统开发的目的是多方面的，包括提高工作效率、提高系统性能以及改善业务流程等。
2. 下面哪个不是信息系统的主要类型？（）A. 事务处理系统B. 管理信息系统C. 决策支持系统D. 人工智能系统答案：D解析：信息系统的主要类型包括事务处理系统、管理信息系统、决策支持系统等，而人工智能系统虽然与信息系统有关联，但不属于信息系统的主要类型。
3. 以下哪个工具不是用于需求分析阶段的？（）A. 数据流图B. 实体关系图C. 类图D. 状态转换图答案：D解析：需求分析阶段常用的工具包括数据流图、实体关系图和类图等，状态转换图通常用于设计阶段的系统行为描述。
二、填空题4. 在信息系统开发过程中，通常采用__________方法来识别和描述系统的功能需求。
答案：用例分析解析：用例分析是一种常用的方法，用于识别和描述系统的功能需求，它通过描述系统与用户之间的交互来定义系统的功能。
5. 系统设计的主要目的是将需求分析阶段的__________转化为具体的系统设计方案。
答案：需求规格说明书解析：系统设计的主要目的是将需求分析阶段的需求规格说明书转化为具体的系统设计方案，包括系统架构、模块设计、数据存储等。
三、判断题6. 在信息系统开发过程中，需求分析阶段是最重要的阶段。
（）答案：错误解析：虽然需求分析阶段在信息系统开发过程中非常重要，但并不能说是最重要的阶段。
每个阶段都有其独特的任务和重要性。
7. 面向对象设计方法在信息系统设计中得到了广泛的应用。
（）答案：正确解析：面向对象设计方法因其能够更好地模拟现实世界，提高系统的可维护性和可扩展性，在信息系统设计中得到了广泛的应用。
四、简答题8. 简述信息系统开发的生命周期模型。
答案：信息系统开发的生命周期模型主要包括以下几个阶段：（1）需求分析：确定系统需求，包括功能需求、性能需求等。
面向对象设计的三大原则,理解并能举例
面向对象设计的三大原则，理解并能举例
面向对象编程设计有三大原则，分别是封装（Encapsulation）、继承（Inheritance）和多态（Polymorphism）。
1. 封装（Encapsulation）：封装是将数据和相关行为（方法）
组合在一个类中，以实现隐藏内部实现细节的原则。
通过封装，可以将一组数据和对它们的操作封装在一个类中，对外部只暴露必要的接口，隐藏了实现的细节，提高了代码的安全性和可维护性。
例如，一个汽车类可以封装了颜色、品牌、速度等变量和加速、刹车等方法，对外只提供加速和刹车的接口，而隐藏了内部细节。
2. 继承（Inheritance）：继承是指创建一个新类（子类）从已
有的类（父类）中继承属性和方法的过程。
子类可以通过继承父类的特性来扩展和增强功能，并且可以重用已有的代码。
例如，有一个动物类，定义了一些公共属性和方法，然后创建了狗类和猫类继承动物类，狗类和猫类就可以共享动物类的一些功能，同时可以根据需要添加自己的特定功能。
3. 多态（Polymorphism）：多态是指同一类对象在不同情况下
可以表现出不同的行为。
对象多态性使用继承和接口实现，通过动态绑定和方法重写，允许不同的对象对同一个方法做出不同的响应。
例如，一个动物类中有一个叫声的方法，猫类和狗类都继承了动物类，并重写了叫声的方法，当通过调用叫声方法时，猫和狗的叫声不同，实现了多态性。
这三个原则是面向对象设计的基石，有助于实现代码的可重用性、可扩展性和灵活性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
面向对象的5个基本设计原则：
单一职责原则（Single-Resposibility 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-Substituion 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。
”。