Java进阶 | 从整体上观察面向对象

一、面向对象

面向对象是Java编程中最核心的思想,基本特征:继承、封装、多态。

1、特征之封装

将结构、数据、操作封装在对象实体中,使用时可以不关注对象内部结构,只能访问开放权限的功能入口,从而降低程序耦合程度,提供安全性和可持续维护性。

public class Concept01 {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student("张三","高三",29f);
        student.conclusion();
    }
}
class Student {
    private String name ;
    private String grade ;
    private Float score ;
    public Student(String name, String grade, Float score) {
        this.name = name;
        this.grade = grade;
        this.score = score;
    }
    public void conclusion (){
        System.out.println("姓名:"+this.getName());
        System.out.println("年级:"+this.getGrade());
        System.out.println("分数:"+this.getGrade());
        if (this.getScore() >= 100.0f){
            System.out.println("评语:本学期优等生");
        } else {
            System.out.println("评语:本学期潜力股");
        }
    }
}

案例描述Student的学期总结,通过构造方法构建具体的学生对象,并且只通过conclusion方法获取学生学期评价。

2、特征之继承

子类除了提供自身的能力之外,还可以通过继承的方式获取父类开放的属性和方法,以增强自身的功能。

public class Concept02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 判断 Digital 是 Phone 父类
        System.out.println(Digital.class.isAssignableFrom(Phone.class));
    }
}
class Digital {}
class Phone extends Digital{}

这里通过isAssignableFrom方法判断Digital是Phone父类。

3、特征之多态

不同主体类对同一个动作给出不同的实现方式,多态也是Java描述设计模式的常用手段,最直接的作用就是程序解耦。

public class Concept03 {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animalDog = new Dog();
        Animal animalCat = new Cat();
        animalDog.voice();
        animalCat.voice();
    }
}
class Animal {
    public void voice () {
        System.out.println("Animal ... voice");
    }
}
class Dog extends Animal {
    @Override
    public void voice() {
        System.out.println("Dog ... Wang wang");
    }
}
class Cat extends Animal {
    @Override
    public void voice() {
        System.out.println("Cat ... Meow meow");
    }
}

通常动物都有发出声音的能力,但是不同动物声音不同,这里基于多态实现,不同动物的声音特征。

二、关系图谱

在了解面向对象之后,还需要理解一下基础的关系模型,在实际的业务中都是基于这些基础的关系解决场景问题。

1、继承与实现

继承关系:强调属性和方法从父类向子类的传承。实现关系:强调描述抽象和具体实现的逻辑。

/**
 * 继承
 */
class classA {}
class classB extends classA {}
interface interfaceA {}
interface interfaceB extends interfaceA {}
/**
 * 实现
 */
class classC implements interfaceA,interfaceB{}
01-1.png

2、依赖与关联

依赖关系:常用来描述方法局部变量或者入参,即类的方法中调用了另一个类。关联关系:类的成员变量是另一个类,比如常见的一对一,一对多关系。

/**
 * 依赖
 */
class RelyA {}
class RelyB {
    public void depend (RelyA rely){}
}
/**
 * 关联
 */
class AssociateA {}
class AssociateB {
    private AssociateA associateA ;
}
01-2.png

3、组合与聚合

聚合关系:描述整体与部分的关系,但是部分不需要依赖整体存在。组合关系:描述整体与部分的关系,但是部分需要依赖整体存在。

/**
 * 聚合
 */
class ElementA {}
class ElementB {}
class Aggregation {
    private ElementA elementA ;
    private ElementB elementB ;
}
/**
 * 组合
 */
class PortionA{}
class PortionB{}
class Composition {
    private PortionA portionA ;
    private PortionB portionB ;
}
01-3.png

三、模式与原则

在面对复杂业务时,可以时常参考设计模式和基本原则,以此设计合理的业务结构,实现代码的高内聚低耦合,但是在一些特定场景下,也要果断的突破这些模板或原则,可以更好的支撑业务。

1、设计模式

创建模式

抽象对象实例化的创建过程,对不同类型的对象提供高效的管理方式与合理的创建手段。

  • 单例模式
  • 原型模式
  • 工厂模式
  • 建造者模式

结构模式

设计类的组装模式,合理的对象结构,有利于支持业务的持续迭代,结构会直接影响代码的可持续维护性。

  • 代理模式
  • 外观模式
  • 适配器模式
  • 装饰者模式
  • 组合模式
  • 享元模式
  • 桥梁模式

行为模式

行为模式涉及对象职责定义,通信协作,和最具体的业务逻辑实现,明确程序运行时的流程轨迹。

可以基于继承或实现的方式控制不同类的行为职责,即顶层抽象控制行为,下层逐级做具体逻辑实现;或者直接聚合管理责任对象,做统一分配。

  • 观察者模式
  • 模版方法模式
  • 策略模式
  • 命令模式
  • 调停者模式
  • 备忘录模式
  • 解释器模式
  • 迭代器模式
  • 状态模式
  • 责任链模式
  • 访问者模式

2、基本原则

  • 开闭原则:在做代码结构设计时,应该考虑对扩展开放,对修改关闭,抽象思维搭建结构,具体实现扩展细节。
  • 单一职责:一个类应该只负责一项职责;减少代码一处变更引起的程序大规模改动情况,降低类的复杂度;
  • 接口隔离:每一个接口应该是一种角色;尽量避免具体实现类中用不到但是又必须实现的方法;
  • 依赖倒转:上层模块不应该依赖下层模块,抽象逻辑不应该依赖具体细节,即中心思想是面向接口编程。
  • 里氏替换:继承时遵循里氏替换原则,子类中尽量不要重写父类的方法,可以扩展父类的功能;
  • 迪米特原则:最少知道原则即类对象对其依赖的类知道的越少越好,以此降低耦合程度;
  • 组合/聚合复用:新对象应使用部分已有的对象,使其成为新对象组成部分,实现已有功能的复用,以此降低单个类的复杂程度。

四、业务应用

在业务开发中,很多复杂的逻辑都是基于面向对象的思想做的设计和具体实现,但是在实际上业务是不断变化的,所以不管是常用的Mvc模式,或者领域设计,只要经过多个版本迭代,多人参与的开发,到最后代码在逻辑层面都会让人着迷。

也就是常说的一种现象:新人重构,老人不断修复问题,然而铁打的问题,流水的开发,但凡经历过重构的同学都知道,所谓的大规模重构很难彻底解决问题,甚至这是个循环动作。所以业务代码更多是在那个版本周期内是合理的,站在一个开发的角度,这里也可以理解为笔者个人角度,通常从下面几个角度去思考具体的业务开发:

  • 规范约束

这是个人认为业务工程中最重要的基础,不管业务如何复杂,都离不开与之相应的数据增删改查,所以对常规基础操作做好统一代码风格管理,这样有助于别人快速理解整体结构和逻辑。

这里风格指:接口命名,参数,组件,中间件等统一,以持久层为例,避免多个组件混用的情况,如果是周期相对较长的项目,经常看到单是分页查询的实现逻辑都有多种情况。

  • 可复用性

易变是业务本身的特点,所以高度复用的业务代码本身就存在很大的限制,例如常见的很多方法,为了适配各种场景,不断扩展入参,然后有些特殊业务也会进行特殊传参。

还有一些开发常说的,能用一个接口实现,绝对不使用两个接口,看似很有个性,实际已经走在挖坑的路上,多个功能请求同一个接口,即意味着任何接口的改动都要考虑很多逻辑的适配。

所以从上层向下看,不必过度考虑复用,从下向上看,底层的改动相对较少,应该考虑复用。

  • 业务分层

从项目生命周期的角度思考,业务是一个迭代的过程,不需要过度前卫的设计,项目的生命周期是多久没人知道,最稳妥的做法是快速迭代,产品和技术工程能快速稳定的支撑业务发展即可。

经典的业务分层管理是快速迭代的基本支撑,例如常用的Mvc模式,在复杂的业务场景下可以再次细化管理,或者向领域设计靠近。

  • 流程分段

业务可以理解为流程管理,小的流程通常service中可以直接处理,但是复杂流程则十分讲究设计,一个基础思想就是分段管理,比较经典的案例就是下单:构建结算页面时初始化订单-支付时订单提交-支付成功才会执行订单。

  • 细节问题

逻辑上的细节要持续追求严谨,业务实现手段和思路适当放宽,流程经得起考验,底层实现合理的复用,组件选择上应该站在高纬度,就基本足以。

五、源代码地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent

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