【思考】再谈面向过程与面向对象

在我博客创作早期，写了一篇博文，名字是【Java核心技术卷】面向过程与面向对象对比。

这篇文章试图对比描述了关于 面向过程与面向对象 的内容。为什么还要再谈呢？

一方面原因是深度不够，另一方面原因要从对各种编程语言的感知说起 (涵盖面向对象、面向过程)：

编译执行的C语言是静态语言、弱类型语言。
解释执行的JavaScript语言是动态语言、弱类型语言。
混合编译执行的Java是静态语言、强类型语言。

如果你不太明白静态语言和动态语言以及强类型与弱类型，看文末的补充内容。

似乎有很多独特的“语言”，而且每一种语言背后都有非常深的“技术”蕴含其中。

之前也曾就C语言,Java,Python,JavaScript这四种语言对比过它们的跨平台能力，翻译成机器码执行的过程，详情参见【Java核心技术卷】面向对象与面向过程语言对比

为了帮助你复习一遍，这里仅仅展示文章里面的四张图：

? C语言

? Java语言

? JavaScript语言

? Python语言

但是无论是面向过程，还是面向对象，肯定都有相通之处，也有区别所在。

面向过程就不多说，基本是C的天下了。

那么对于面向对象呢？

? 我们这里首先谈论一下面向对象的相通之处：

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面向对象有着三大基本特征

封装
继承
多态

这个你就比较熟悉了。

封装:
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。
类将成员变量和成员函数封装在类的内部，根据需要设置访问权限，通过成员函数管理内部状态。

继承:
继承所表达的是类之间相关的关系，这种关系使得对象可以继承另外一类对象的特征和能力。
继承的作用：避免公用代码的重复开发，减少代码和数据冗余。

多态
多态性可以简单地概括为“一个接口，多种方法”，字面意思为多种形态。程序在运行时才决定调用的函数，它是面向对象编程领域的核心概念。

但是插句题外话，你知道你所熟悉的语言的"继承"与“多态”是如何实现的嘛？
关于Java的话可以参考这三篇文章
【Java核心技术卷】了解Java的内存逻辑对象模型
【Java核心技术卷】理解Java的继承与多态重要概念
【Java核心技术卷】深入理解Java的动态绑定,静态绑定和多态

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不知道你是否学过设计模式的相关内容，像UML、七大软件设计原则、二十三种设计模式它们中有很多的东西都是面向对象所通用的，里面深刻地体现着面向对象的思想。

有一句话说的很好：“使用设计模式的目的：为了代码可重用性、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。设计模式使代码编写真正工程化；设计模式是软件工程的基石脉络，如同大厦的结构一样”

建议每个人都要好好琢磨琢磨。

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那你听说过面向对象的五大基本原则吗？

单一职责原则（Single-Responsibility Principle）
开放封闭原则（Open-Closed principle）
Liskov替换原则（Liskov-Substituion Principle）
依赖倒置原则（Dependency-Inversion Principle）
接口隔离原则（Interface-Segregation Principle）

其实这五条也是七大软件设计原则中的内容，我们看吧~

七大软件设计原则可以参考【Java设计模式】软件设计七大原则
实现语言是 Java哈，因为有举例所以更好理解一些。

面向对象的五大基本原则文字叙述部分

这部分内容参考了网上的资料，但是因为来源过多，无法注明出处了。

一、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。

单一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。

二、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。

三、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。

四、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。

五、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。”

为了让代码更加完美，我们往往会重构它，如果能够很好遵守这5个基本的面向对象设计原则，并且有着良好的单元测试习惯，那么重构将不会一下子变得无比艰难。

? 那面向对象的语言的区别呢？

这范围可就广了，用我熟悉的Java和C++说一下吧，通过对比，我们是能够学到东西的：

C++ 被设计成主要用在系统性应用程序设计上的语言，对C语言进行了扩展。对于C语言, C++ 特别加上了以下这些特性的支持：静态类型的面向对象程序设计的支持、异常处理、RAII以及泛型。另外它还加上了一个包含泛型容器和算法的C++库函数。

Java 依赖一个虚拟机来保证安全和可移植性。Java包含一个可扩展的库用以提供一个完整的的下层平台的抽象。Java是一种静态面向对象语言，它使用的语法类似C++，但与之不兼容。为了使更多的人到使用更易用的语言，它进行了全新的设计。

C++是编译型语言（首先将源代码编译生成机器语言，再由机器运行机器码），执行速度快、效率高；依赖编译器、跨平台性差些。

Java是混合型语言（源代码不是直接翻译成机器语言，而是先翻译成中间代码，再由解释器对中间代码进行解释运行。），执行速度慢、效率低；依赖解释器、跨平台性好。

C++是平台相关的

Java是平台无关的。

C++对所有的数字类型有标准的范围限制，但字节长度是跟具体实现相关的，不同操作系统可能。

Java在所有平台上对所有的基本类型都有标准的范围限制和字节长度。

C++除了一些比较少见的情况之外和C语言兼容。

Java没有对任何之前的语言向前兼容。但在语法上受 C/C++ 的影响很大

C++允许直接调用本地的系统库。

Java要通过JNI调用, 或者 JNA

?
C++允许过程式程序设计和面向对象程序设计。

Java必须使用面向对象的程序设计方式

C++支持指针，引用，传值调用。

Java只有值传递。

Java只有值传递，这个你不好奇吗？

C++需要显式的内存管理，但有第三方的框架可以提供垃圾搜集的支持。支持析构函数。

Java 是自动垃圾收集的。没有析构函数的概念。

?
C++支持多重继承，包括虚拟继承。

Java只允许单继承，需要多继承的情况要使用接口。

千万不要把自己限制死了，通过比较能拓宽我们的见识。

最后补充一下上面需要参考的内容：

静态类型语言、动态类型语言分析：

静态类型语言：变量定义时有类型声明的语言。
1）变量的类型在编译的时候确定
2）变量的类型在运行时不能修改
这样编译器就可以确定运行时需要的内存总量。
例如：C/C++/Java/C#语言是静态类型语言。

动态类型语言：变量定义时无类型声明的语言。
1）变量的类型在运行的时候确定
2）变量的类型在运行可以修改
例如：Javascript语言是动态类型语言。
由于动态类型和静态类型语言的特性衍生出强类型语言和弱类型、无类型语言。

强类型语言、弱类型、无类型语言：
弱/强类型指的是语言类型系统的类型检查的严格程度。弱类型相对于强类型来说类型检查更不严格，比如说允许变量类型的隐式转换，允许强制类型转换等等。

强类型语言：例如Java/C#语言是强类型语言，强类型定义语言是类型安全的语言，是由编译器以及编译器生成的中间代码来保证类型安全。
弱类型语言：C/C++/Javascript语言是弱类型语言，其类型安全由程序员来保证，Javascript语言的安全由程序员来保证。
无类型语言：是动态语言，变量中既可以存放数据又可以存放代码。