Java学习总结--第十章面向对象建模

本文总结源自《Java语言程序设计》原书第五版，作者为Y.daniel Liang，习题及编程练习均参照此书。

主要内容

本章初步介绍使用面向对象的方法开发软件系统，学习类的设计原则。

软件开发过程

软件开发步骤：需求分析、系统分析、设计、实现、测试、发行应用和维护。

分析类之间的关系

关联(association)：是一种描述两个类之间行为的一般二元关系。
聚集和包容
- 聚集(aggregation)：是一种特殊的关联形式，表示两个类之间的所属关系。聚集模拟具有（has-a）关系。
- 如果一个对象被一个聚集对象所专有，它和聚集对象之间的关系就称为包容（composition）。
继承
继承(inheritance)模拟两个类之间“是”（is-a）的关系。强是(strong is-a)关系描述两个类之间的直接继承关系，可以用类的继承表示。弱是(weak is-a)关系描述一个类具有某种属性，可以用接口表示。

类的设计原则

设计一个类
- 一个类应该描述一个单一的实体，类的所有操作应该在逻辑上相互配合，支持一个共同的目标。
- 类经常是为了多种不同用户的使用而设计的。
- 类是为了可重用而设计的，用户可以在不同的组合、不同的顺序和不同的环境中联合使用类。
- 在可能的情况下，应该提供公用的无参构造方法，并且覆盖定义在Object类中的equals方法和toString方法。如果覆盖了equals方法，也应该覆盖hashcode方法。（原因是两个相等的对象必须拥有相等的散列码）
- 给类、数据域以及方法选择有意义的名字。建议将数据的声明置于构造方法之前，将构造方法置于方法之前。
使用可见性修饰符public、protected和private
- 一个类可以提供两种合约：对类的使用者和对类的扩展者。
  - 为了使用者，应该将数据域设为私有的（private），将访问器方法和修改器方法设为公有的（public）。
  - 为了扩展者，应该将数据域和方法都设为保护的（protected）。扩展者的合约包含使用者的合约。
- 类应该使用private修饰符隐藏其数据，以免用户直接访问它。
使用静态修饰符static
一个属性如果被类中的所有实例所共享，它应该声明为静态的。
使用继承或包容
- 继承与包容之间的区别就是“是”（is-a）关系与“具有”（has-a）关系之间的区别。
- 如果要求多态性，使用继承来设计。如果不需要关系多态性，包容设计会更好。因为对包容设计得类，类之间的依赖性要比使用继承设计的类弱一些。
使用接口或抽象类
- 接口和抽象类都能用于描述一般性的公有特征。强是关系使用类来模拟，弱是关系使用接口来模拟。
- 一个子类只能扩展一个父类，但是可以实现多个接口，所以接口比抽象类更灵活。
- 要将接口和抽象类的好处结合起来，可以创建一个接口和一个实现该接口的抽象类，这样的抽象类称为便利类(convenience class)。
用顺序图和状态图模拟动态行为
- UML图符仅仅用来描述类的属性和方法以及类之间的静态关系。
- 顺序图：通过刻画方法调用的时间顺序来描述对象之间的交互作用。
  - 类角色（clss role）表示对象所起的作用，顺序图顶部的对象表示类角色。
  - 生命线（lifeline）表示在某段时间内对象是存在的，用对象引出的垂直虚线（点线）表示。
  - 激活（activation）表示对象执行一项操作所用的时间段，使用位于生命线上的窄矩形表示。
  - 方法调用（method invocation）表示对象之间的通信，用标有调用方法指令的水平箭头表示。
    !顺序图示例
- 状态图（statechart diagram）用来描述对象的控制流。状态图包含下列元素：
  - 状态（state）表示对象在生存期内的状况，包括对象满足某些条件、执行某些操作或等待某些事件发生等。每个状态都有一个名字，用圆角矩形表示它们，初始状态例外，用实心小圆表示。
  - 转移（transition）表示两个状态之间的关系，表示一个对象执行某些操作后从一种状态转变为另一种状态。用标有合适方法调用的实线箭头来表示转移。
    !状态图示例

使用Java API在构架基础上编程

Java应用程序接口（Application Program Interface，API）由许多类和接口组成。
java.lang包含Java核心类，每个Java程序隐含地导入该包。
javax.swing包含用于开发Swing GUI程序的轻型图形用户界面组件。
java.util包含许多工具。如StringTokenizer、Data、Calendar和GregorianCalendar等。

复习小结

接口是一种特殊的类，因此接口也可以用来声明类型。

Comparable tt = new Comparable() {
            @Override
            public int compareTo(Object o) {
                return 0;
            }
        };

上述写法类似于内部类。

编程练习

习题10.1
写成如下形式：

long n = 1;
        Rational sum = new Rational();
        while (n < 100) {
            Rational r = new Rational(n, n + 1);
            sum = sum.add(r);
            n++;
        }

当n增加到23时，sum=2292289173/118982864,再进行运算时，会出现除零错误，原因是分子的值超出了Integer类的最大值2147483647。因此最终得不到类似分子/分母形式的结果。如果在每次循环结束后，将sum转换成double类型，就可以得到最后double类型的结果了：

long m = 1;
      double sum1 = 0;
      while (m < 100) {
          Rational r = new Rational(m, m + 1);
          sum1 += r.doubleValue();
          m++;
      }

其余习题10.3 10.4源代码见我的Github： chapter10

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