面向对象编程介绍

2.1 OOP的基本概念

面向对象的编程方法基于OOP的范式。这就是 所有程序的实体都被视为对象。对象 是数据加上可以对这些数据进行操作的方法/函数。

还可以说对象有状态和行为。 对象的状态通过它的数据来保证，这些数据 存储在它的内部变量中。对象的行为是 它方法执行的所有动作的集合。

中等程序中有成千上万个对象，大型程序中有几百万个。为了 减少混乱，决定将对象组织到类中，而类 又形成某种层级结构。

有趣！类层次结构的概念来自于 动物世界，有人类是灵长类，灵长类是 哺乳动物，等等。

每个对象都有一个类，用来创建它。从某种 角度看，类是对象的模板，另一方面，它是具有自身特征的独立 对象（详见下文）。

为了更好地理解类的概念，看看以下定义：

类:

类是一个创建对象的模板或模式，它定义了 这个类型的所有对象的属性和方法。类 允许将数据和处理这些数据的函数组织成 一个整体。

对象:

对象是类的实例。每个对象都有 状态（由属性定义）和 行为（由方法定义）。

封装:

封装是隐藏类的内部实现并为 与该类的对象交互提供接口。 这有助于保护数据和管理对它们的访问。

继承:

继承允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和 方法。这有助于代码的重用和简化维护。

多态:

多态允许使用一个接口来处理 不同类的对象。这是通过在子类中重写从父类继承的方法来实现的。

抽象:

抽象是提取对象的共同特征并创建 代表这些共同特征的类。这有助于 简化复杂系统并提高其可理解性。

如果你理解了至少一半，那就很好。接下来我们会更详细地分析每一个要点。

2.2 抽象

现实生活中抽象的一个好例子就是组织或公司的职位描述。职位名称是一回事，每个具体职位的职责则完全不同。

想象一下，你正在设计未来公司结构。你可以 将秘书的职责分配给其他几个 职位。也可以把CEO职位拆分成几个独立的职位：财务总监、技术总监、市场总监、人力资源总监。或者, 例如, 把办公室经理和招聘人员的职位合并为一个。

从编程的角度来看，抽象就是合理地将程序划分为对象。通常任何大型程序都可以通过几十种方式表示为交互对象的组合。 抽象允许选择主要特性并省略次要特性。

抽象就像军事中的战略。糟糕的战略，即使再多的战术技巧也无法挽救局面。

2.3 封装

封装的目标是通过简化元素间的交互来改善其质量。

最好的简化方法就是把复杂的东西隐藏起来。例如，如果你坐在波音飞机的驾驶室里，你不会马上明白怎么操作它：

另一方面，对于飞机的乘客来说，一切看起来都很简单：买票，上飞机，起飞和降落。你可以轻松地从一个大陆飞到另一个大陆，只需具备"买票"和"上飞机"的技能。所有飞行准备、起飞、降落和各种紧急情况的复杂性都对我们隐藏着。更不用说卫星导航、自动驾驶仪和机场管制中心。这简化了我们的生活。

从编程的角度来看，封装就是“隐藏实现”。我喜欢这个定义。我们的类可以包含数百个方法，并在不同情况下实现非常复杂的行为。但我们可以 隐藏所有方法（在名称两边加上“__”），而只保留几个方法来与其他类交互。 这样，我们程序的所有其他类只会看到这个类中的三个方法，并且只会调用它们。所有复杂性都隐藏在类内部，就像机舱对快乐的乘客一样。

2.4 继承

继承有两个方面。编程方面和现实生活方面。从编程的角度来看，继承是 两个类之间的特殊关系。但更有趣的是，从 现实生活中看继承是什么。

如果我们需要在现实生活中创造什么，我们有两种方式：

1. 从头开始创建我们需要的东西，消耗大量时间和精力；
2. 在已有的基础上创建我们需要的东西。

最佳策略如下： 我们采用现有的优秀解决方案，稍作改进，调整到我们需要的用途，然后使用它。

如果我们追溯人类的起源，会发现从生命诞生到现在已经过去了数十亿年。而如果设想人类是从猿类进化而来的，那么仅仅过了几百万年。 从零开始创造—更长。长得多。

在编程中，我们也可以基于另一个类创建一个类。 新类成为已存在类的后代（继承者）。当有一个类包含80%-90%我们需要的数据和方法时，这是非常有利的。 我们只需将合适的类声明为我们新类的父类，然后新类中就会自动出现父类的所有数据和方法。是不是很方便？

2.5 多态

多态是来自编程领域的概念。它描述了在一个接口后面隐藏不同实现的情况。如果要在现实生活中寻找它的类似物，那么之一就是汽车驾驶过程。

如果一个人能够驾驶卡车，他就可以上救护车的座位，也可以上跑车的座位。 这个人可以驾驶汽车而不管汽车是什么，因为它们都有相同的控制接口：方向盘、踏板和换挡杆。汽车的内部结构不同，但它们都有相同的控制接口。

如果回到编程，多态允许统一地处理各种类的对象（通常有共同的祖先）—这是一个难以高估的事物。它的价值在于程序越大，它的价值就越高。

OOP是原则。内在的规律。 其中每一个都在某种程度上限制我们，但当程序发展到大规模后，这些原则提供了巨大的优势。OOP的四个原则就像椅子的四条腿。去掉其中一个，整个系统就会变得不稳定。