什么是面向对象编程和面向对象编程语言?
面向对象编程的英文缩写是 OOP,全称是 Object Oriented Programming。对应地,面向对象编程语言的英文缩写是 OOPL,全称是 Object Oriented Programming Language。
面向对象编程是一种编程范式或编程风格。它以类或对象作为组织代码的基本单元,并将封装、抽象、继承、多态四个特性,作为代码设计和实现的基石 。
面向对象编程语言是支持类或对象的语法机制,并有现成的语法机制,能方便地实现面向对象编程四大特性(封装、抽象、继承、多态)的编程语言。
一般来讲, 面向对象编程都是通过使用面向对象编程语言来进行的,但是,不用面向对象编程语言,我们照样可以进行面向对象编程。反过来讲,即便我们使用面向对象编程语言,写出来的代码也不一定是面向对象编程风格的,也有可能是面向过程编程风格的。
除此之外,从定义中,我们还可以发现,理解面向对象编程及面向对象编程语言两个概念,其中最关键的一点就是理解面向对象编程的四大特性。这四大特性分别是:封装、抽象、继承、多态。不过,关于面向对象编程的特性,也有另外一种说法,那就是只包含三大特性:封装、继承、多态,不包含抽象。为什么会有这种分歧呢?抽象为什么可以排除在面向对象编程特性之外呢?实际上,我们没必要纠结到底是四大特性还是三大特性,关键还是理解每种特性讲的是什么内容、存在的意义以及能解决什么问题。
而且,在技术圈里,封装、抽象、继承、多态也并不是固定地被叫作“四大特性”(features),也有人称它们为面向对象编程的四大概念(concepts)、四大基石(cornerstones)、四大基础(fundamentals)、四大支柱(pillars)等等。你也发现了吧,叫法挺混乱的。不过,叫什么并不重要。我们只需要知道,这是前人进行面向对象编程过程中总结出来的、能让我们更容易地实现各种设计思路的几个编程套路,这就够了。统一把它们叫作“四大特性”。
如何判定某编程语言是否是面向对象编程语言?
如果你足够细心,你可能已经留意到,在我刚刚的讲解中,我提到,“如果不按照严格的定义来说,大部分编程语言都是面向对象编程语言”。为什么要加上“如果不按照严格的定义”这个前提呢?那是因为,如果按照刚刚我们给出的严格的面向对象编程语言的定义,前面提到的有些编程语言,并不是严格意义上的面向对象编程语言,比如 JavaScript,它不支持封装和继承特性,按照严格的定义,它不算是面向对象编程语言,但在某种意义上,它又可以算得上是一种面向对象编程语言。到底该如何判断一个编程语言是否是面向对象编程语言呢?
实际上,面向对象编程从字面上,按照最简单、最原始的方式来理解,就是将对象或类作为代码组织的基本单元,来进行编程的一种编程范式或者编程风格,并不一定需要封装、抽象、继承、多态这四大特性的支持。但是,在进行面向对象编程的过程中,人们不停地总结发现,有了这四大特性,我们就能更容易地实现各种面向对象的代码设计思路。
比如,我们在面向对象编程的过程中,经常会遇到 is-a 这种类关系(比如狗是一种动物),而继承这个特性就能很好地支持这种 is-a 的代码设计思路,并且解决代码复用的问题,所以,继承就成了面向对象编程的四大特性之一。但是随着编程语言的不断迭代、演化,人们发现继承这种特性容易造成层次不清、代码混乱,所以,很多编程语言在设计的时候就开始摒弃继承特性,比如 Go 语言。但是,我们并不能因为它摒弃了继承特性,就一刀切地认为它不是面向对象编程语言了。
实际上,只要某种编程语言支持类或对象的语法概念,并且以此作为组织代码的基本单元,那就可以被粗略地认为它就是面向对象编程语言了。至于是否有现成的语法机制,完全地支持了面向对象编程的四大特性、是否对四大特性有所取舍和优化,可以不作为判定的标准。基于此,我们才有了前面的说法,按照严格的定义,很多语言都不能算得上面向对象编程语言,但按照不严格的定义来讲,现在流行的大部分编程语言都是面向对象编程语言。
什么是面向对象分析和面向对象设计?
前面我们讲了面向对象编程(OOP),实际上,跟面向对象编程经常放到一块儿来讲的还有另外两个概念,那就是面向对象分析(OOA)和面向对象设计(OOD)。面向对象分析英文缩写是 OOA,全称是 Object Oriented Analysis;面向对象设计的英文缩写是 OOD,全称是 Object Oriented Design。OOA、OOD、OOP 三个连在一起就是面向对象分析、设计、编程(实现),正好是面向对象软件开发要经历的三个阶段。
关于什么是面向对象编程,我们前面已经讲过了。我们现在再来讲一下,什么是面向对象分析和设计。这两个概念相对来说要简单一些。面向对象分析与设计中的“分析”和“设计”这两个词,我们完全可以从字面上去理解,不需要过度解读,简单类比软件开发中的需求分析、系统设计即可。不过,你可能会说,那为啥前面还加了个修饰词“面向对象”呢?有什么特殊的意义吗?
之所以在前面加“面向对象”这几个字,是因为我们是围绕着对象或类来做需求分析和设计的。分析和设计两个阶段最终的产出是类的设计,包括程序被拆解为哪些类,每个类有哪些属性方法,类与类之间如何交互等等。它们比其他的分析和设计更加具体、更加落地、更加贴近编码,更能够顺利地过渡到面向对象编程环节。这也是面向对象分析和设计,与其他分析和设计最大的不同点。
看到这里,你可能会问,那面向对象分析、设计、编程到底都负责做哪些工作呢?简单点讲,面向对象分析就是要搞清楚做什么,面向对象设计就是要搞清楚怎么做,面向对象编程就是将分析和设计的的结果翻译成代码的过程。
什么是 UML?我们是否需要 UML?
讲到面向对象分析、设计、编程,我们就不得不提到另外一个概念,那就是 UML(Unified Model Language),统一建模语言。很多讲解面向对象或设计模式的书籍,常用它来画图表达面向对象或设计模式的设计思路。
实际上,UML 是一种非常复杂的东西。它不仅仅包含我们常提到类图,还有用例图、顺序图、活动图、状态图、组件图等。在我看来,即便仅仅使用类图,学习成本也是很高的。就单说类之间的关系,UML 就定义了很多种,比如泛化、实现、关联、聚合、组合、依赖等。
要想完全掌握,并且熟练运用这些类之间的关系,来画 UML 类图,肯定要花很多的学习精力。而且,UML 作为一种沟通工具,即便你能完全按照 UML 规范来画类图,可对于不熟悉的人来说,看懂的成本也还是很高的。
所以,从我的开发经验来说,UML 在互联网公司的项目开发中,用处可能并不大。为了文档化软件设计或者方便讨论软件设计,大部分情况下,我们随手画个不那么规范的草图,能够达意,方便沟通就够了,而完全按照 UML 规范来将草图标准化,所付出的代价是不值得的。
