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面向对象的三个基本特征
UML对非常多人来说应该不是一个陌生的概念,这一两年来,UML被大家越来越多的讨论着。本来UML跟我这个主题似乎并不能扯上多大的关系(它是语言无关的,甚至能够说其本身就是一种语言——用于交流的)。我在此谈到它有两个目的:
1. UML是针对面向对象软件开发的,而C++正是这种一种语言
2. UML在设计中被越来越多的使用着,而下一篇杂谈准备讨论设计模式,假设不了解UML,那么无法进行下去
UML,全称:Unified Modeling Language,其目的是为了对软件密集型的制品进行可视化、详述、构造和文档化的图形语言。UML是根据很多前人的思想总结出的成果,1997年被OMG通过并成为标准(所以在《设计模式》书中假设你看到与标准不一样的地方,不要奇怪,那本书是95年的)。关于UML的历史和更具体的描写叙述,能够參考《UML 參考手冊》。UML主要由一系列视图组成,当中包含静态视图(Static view),用例视图(Use case view)活动视图(Activity view)等,不同的图用处自然也不一样,而对开发者来讲(或者说为我的下一篇来说),更重要的应该是静态视图中的类图(class diagram)和交互视图(Interaction view)中的顺序图(Sequence diagram),请注意view和diagram的差别。
类图
静态视图说明了对象的结构,当中最经常使用的就是类图,类图能够帮助我们更直观的了解一个系统的体系结构,有时侯,描写叙述系统快照的对象图(Object diagram)也是非常实用的。在这里,我们主要介绍类图,以下的图就是一个简单的类图:
在类图中,类由矩形框来表示,如上图中,定义了4个类,分别为Base、A、B、C,类之间的关系通过各种线条和其它符号来表示,在上图中,空心的三角表示继承关系,在UML的术语中,这样的关系被称为泛化(Generalization),所以上面的类用等价代码表示为:
class Base{…};
class A:public Base{…};
class B:public Base{…};
class C:public Base{…};
我们再看下一幅图:
这幅图与上幅差点儿没有什么差别,唯一的不同就是Base类中添加了成员,一个私有的integer _x(UML术语为property)和一个公有的fun()的函数(method),是否须要这些类的内部细节UML本身并没有限制,全然取决于你自己怎样使用,UML的用处在于帮助你了解系统,所以仅仅要你自己认为足够清楚,那么够了,不要再复杂了。
接着看第三幅图:
上面图中的箭头表示一种关系,箭头还有一边有一个菱形(空心)表示聚合(aggregation),聚合的意义表示has-a关系,其等价代码例如以下:
class A{…};
class B{ A* theA;…};
聚合是一种相对松散的关系,聚合类B不须要对被聚合的类A负责。
以下的图:
这幅图与上面的唯一差别是菱形为实心的,它代表了一种更为牢固的关系——组合(composition)。组合表示的关系也是has-a,只是在这里,A的生命期受B控制,通常情况,等价代码例如以下:
class A{…};
class B{A theA;…};
即A会随着B的创建而创建,随B的消亡而消亡。
下图:
这里B与A的关系仅仅是一种依赖关系,这样的关系表明,假设类A被改动,那么类B会受到影响,一个简单的样例就是:
class A{…};
class B{fun(A params);…};
经常使用的关系就是我们上面用的这些,通过这些关系和类表示的类图,我们能够用图形化的方式描写叙述一个系统的设计部分,当你习惯使用UML后,你会发现,这往往比你告诉同伴某某类从某某类派生,派生类又和某某类具有什么关系easy的多。
顺序图:
UML中另外一个经常使用的图形就是交互视图中的顺序图,在以往的过程化语言中,我们通常使用流程图来描写叙述一个函数(系统)是怎样工作的,而在面向对象的系统中,这显然是不可行的,而顺序图正是来解决问题的。
如果有例如以下的伪代码:
class circle{
public:
void fillcolor()
{
// ...
}
void draw()
{
fillcolor();
}
};
class window{
public:
void drawcircle()
{
_circle.draw();
}
private:
circle _circle;
};
对于以下的调用:
window wnd;
wnd.drawcircle();
相应的顺序图例如以下:
图中上方的方块表示參与的对象,垂直的虚线表示对象的生命线,方框表示激活,当中箭头表示了一个调用消息(也能够有回送return),假设是异步的消息,则用半箭头表示,当中draw表示了一个自调用(self call)
至此,UML中最经常使用的(从开发者的角度),当然UML的内容远远不仅仅这些,这里的介绍仅仅是一些简单的概括,并且UML本身也在不断的发展之中,不管如何,我认为UML会越来越多的深入我们的开发过程中,特别是对下一篇我们要介绍的设计模式而言,类图是基本的描写叙述工具(到那个时候你会体会到UML描写叙述的优越)。
假设你看过《设计模式》着本书,你会发现与我上面所描写叙述的有一些细微的不同,不要紧张,《设计模式》是GOF95年的作品,那时候UML还没有形成,并且,当中也明白那是OMT方法(Jim Rumbaugh在通用电气发表的建模技术——Object Modeling Technique)和Booch方法。假设你认为UML有些让你无所适从,也不必紧张,UML本身仅仅是一个辅助工具,它的目的是帮助你描写叙述系统,不是复杂你的工作,假设你的系统非常easy,一句话能够说的非常清楚,那么不要用UML,假设你仅仅想说明类之间的关系,而不是类的接口描写叙述,那么像第一副图那样简单的描写叙述就非常好,总之不要去追求细节,仅仅要能说明问题,那么你的目的就达到了(甚至你没有必要全然遵守规范)。
參考书目:
《设计模式——可复用面向对象软件的基础》
作者: Erich Gamma 等 译者:李英军 马晓星 蔡敏 刘建中 机械工业出版社2000
《UML參考手冊》作者: James Rumbaugh Ivar Jacobson Grady Booch
译者: 姚淑珍 唐发根 机械工业出版社2001
《UML精粹——标准对象建模语言简明指南(第2版)》
作者: Martin Fowler&Kendall Scott 译者: 徐家福 清华大学出版社 2002
《Design Patterns Explained》Alan Shalloway, James R. Trott
Addison-Wesley Pub 2001
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