скачать книгу бесплатно
В целом, разложение помогает разбить задачу на более мелкие части.
И сложная вещь может быть составлена из отдельных более простых частей.
И важным является понимания – это то, как части относятся к целому, фиксированное или динамическое их число, их время жизни и совместное использование.
Идея объектно-ориентированного моделирования и программирования заключается в создании компьютерного представления концепций в пространстве задачи.
И принцип проектирования, называемый обобщением, помогает сократить избыточность при решении задачи.
Многие виды поведения в реальном мире действуют посредством повторяющихся действий.
И мы можем моделировать поведение с помощью методов.
Это позволяет нам обобщать поведение и устраняет необходимость иметь идентичный код, разбросанный во всей программе.
Например, возьмите код создания и инициализации массива.
Мы можем обобщить этот повторяющийся код, сделав отдельный метод. Это помогает нам уменьшить количество почти идентичного кода в нашей системе.
Методы – это способ применения одного и того же поведения к другому набору данных.
Обобщение часто используется при реализации алгоритмов, которые предназначены для выполнения одного и того же действия на разных наборах данных.
Мы можем обобщать действия в метод и просто передавать другой набор данных через аргументы.
Так где же мы можем применить обобщение?
Если мы можем повторно использовать код внутри метода и метод внутри класса, то можем ли мы повторно использовать код класса?
Можем ли мы обобщить классы?
Обобщение является одним из основных принципов объектно-ориентированного моделирования и программирования.
Но здесь обобщение достигается иначе, чем обобщение с помощью методов.
Обобщение в ООП может быть выполнено классами через наследование.
В обобщении мы принимаем повторяющиеся, общие характеристики двух или более классов и переносим их в другой класс.
В частности, вы можете иметь два класса, родительский класс и дочерний класс.
Когда дочерний класс наследуется от родительского класса, дочерний класс будет иметь атрибуты и поведение родительского класса.
Вы размещаете общие атрибуты и поведение в своем родительском классе.
Может быть несколько дочерних классов, которые наследуются от родительского класса, и все они получат эти общие атрибуты и поведение.
У дочерних классов также могут быть дополнительные атрибуты и поведение, которые позволяют им быть более специализированными в том, что они могут делать.
В стандартной терминологии родительский класс известен как суперкласс, а дочерний класс называется подклассом.
Одно из преимуществ такого обобщения заключается в том, что любые изменения кода, которые являются общими для обоих подклассов, могут быть сделаны только в суперклассе.
Второе преимущество заключается в том, что мы можем легко добавить больше подклассов в нашу систему, не выписывая для них все общие атрибуты и поведение.
Через наследование все подклассы класса будут обладать атрибутами и поведением суперкласса.
Наследование и методы иллюстрируют принцип обобщения в проектировании.
Мы можем писать программы, способные выполнять одни и те же задачи, но с меньшим количеством кода.
Это делает код более многоразовым, потому что разные классы или методы могут совместно использовать одни и те же блоки кода.
Системы упрощаются, потому что у нас нет повторяющегося кода.
Обобщение помогает создать программное обеспечение, которое будет легче расширять, проще применять изменения и упрощает его поддержку.
Обобщение и наследование являются одной из наиболее сложных тем в объектно-ориентированном программировании и моделировании.
Наследование – это мощный инструмент проектирования, который помогает создавать понятные, многоразовые и поддерживаемые программные системы.
Однако неправильное наследование может привести к плохому коду.
Это происходит, когда принципы проектирования используются ненадлежащим образом, создавая больше проблем, хотя они предназначены для их решения.
Итак, как мы можем понять, злоупотребляем ли мы наследованием?
Есть несколько моментов, о которых нужно знать, когда рассматривается наследование.
Во-первых, вам нужно спросить себя, пользуюсь ли я наследованием, чтобы просто использовать общие атрибуты или поведение, не добавляя ничего особенного в подклассы?
Если ответ «да», тогда вы неправильно используете наследование.
Это является признаком неправильного использования, потому что нет никаких оснований для существования подклассов, так как суперкласса уже достаточно.
Скажем, вы проектируете ресторан пиццы. И вам нужно смоделировать все различные варианты пиццы, которые есть у ресторана в меню.
Учитывая различную комбинацию начинок и названий, которые вы можете использовать для пиццы, может возникнуть соблазн разработать систему, использующую наследование.
И класс пиццы может обобщен.
Это кажется разумным, но давайте посмотрим, почему это является неправильным использованием наследования.
Несмотря на то, что пицца pepperoni – более специфическая пицца, она не очень отличается от суперкласса.
Вы можете видеть, что конструктор pepperoni использует конструктор пиццы и добавляет начинки, используя метод суперкласса.
В этом случае нет причин для использования наследования, потому что вы можете просто использовать только класс пиццы для создания пиццы с пепперони в качестве верхней части.
Второй признак ненадлежащего использования обобщения – если вы нарушаете Принцип Замещения Лискова.
Принцип гласит, что подкласс может заменить суперкласс, тогда и только тогда, когда подкласс не изменяет функциональность суперкласса.
Как этот принцип может быть нарушен через наследование?
Давайте посмотрим на этот пример.
Это наш обобщенный класс животных, и он знает, как есть, гулять и бегать.
Теперь, как мы можем ввести подкласс, который нарушит принцип замещения Лискова?
Что, если у нас есть этот тип животных?
Кит не знает, как гулять и бегать.
Гулять и бегать – это поведение наземных животных.
И принцип замещения Лискова здесь нарушен, потому что класс китов переопределяет класс животных, и ходячие функции заменяет на плавательные функции.
Пример плохого наследования можно увидеть и в библиотеке коллекций Java.
Вы когда-нибудь использовали класс стека в Java?
Стек имеет небольшое количество четко определенных поведений, таких как peak, pop и push.
Но класс стека наследуется от класса вектора.
Это означает, что класс стека может возвращать элемент по указанному индексу, извлекать индекс элемента и даже вставлять элемент по определенному индексу.
И это не является поведением стека, но из-за плохого использования наследования это поведение разрешено.
Если наследование не соответствует вашим потребностям, подумайте, подходит ли декомпозиция.
Смартфон – это хороший пример того, где декомпозиция работает лучше, чем наследование.
Смартфон имеет характеристики телефона и камеры.
И для нас не имеет смысла наследовать от телефона, а затем добавлять методы камеры в подкласс смартфон.
Здесь мы должны использовать декомпозицию для извлечения ответственностей камеры и размещения их в классе смартфона.
Тогда смартфон будет косвенно обеспечивать функциональность камеры в телефоне.
Наследование может быть сложным принципом разработки, но это очень мощный метод.
Помните, что общая цель заключается в создании многоразовых, гибких и поддерживаемых систем.
И наследование – это просто один из способов помочь вам достичь этой цели.
И важно понимать, что этот метод полезен только при правильном использовании.
Принцип Абстракции в UML
При проектировании здания архитекторы создают эскизы, чтобы визуализировать и экспериментировать с различными проектами.
Эскизы быстро создаются и интуитивно понятны для представления дизайна клиенту, но эти эскизы недостаточно подробны для строителей.
Когда архитекторы общаются с людьми, которые будут строить здание, они предоставляют подробные чертежи, которые содержат точные измерения различных компонентов.
Эти дополнительные детали позволяют строителям точно построить то, что предлагает архитектор.
Для программного обеспечения, разработчики используют технические диаграммы, называемые UML диаграммами, для выражения своих проектов.
Напомним, что для концептуального дизайна мы использовали CRC-карточки, которые аналогичны эскизам архитекторов для визуализации и экспериментов с различными проектами.
Карточки CRC хороши только для прототипирования и моделирования проектов на более высоком уровне абстракции.
Однако, для реализации, нужна техника, которая больше похожа на план.
Диаграммы классов UML позволяют представить дизайн более подробно, чем карточки CRC, но это представление будет все еще визуальным.
Диаграммы классов намного ближе к реализации и могут быть легко преобразованы в классы в коде.
Принцип абстракции дизайна представляет собой идею упрощения концепции в области задачи до ее сути в каком-то контексте.
Абстракция позволяет лучше понять концепцию, разбив ее на упрощенное описание, которое игнорирует несущественные детали.
Вы можете сначала применить абстракцию на уровне дизайна, используя диаграммы классов UML, а затем преобразовать дизайн в код.
Итак, как например, класс продуктов питания выглядел бы в диаграмме классов?
Это представление диаграммы класса продуктов питания.
Каждый класс в диаграмме классов представлен полем.
И каждая диаграмма разделена на три секции, как в CRC-карточке.
Верхняя часть – это имя класса.
Средняя часть – это раздел свойств.
И это эквивалентно переменным-членам в классе Java, и эта часть определяет атрибуты абстракции.
И, наконец, нижняя часть – это раздел операций, который эквивалентен методам в классе Java и определяет поведение абстракции.
Свойства, которые эквивалентны переменным-членам Java, состоят из имени переменной и типа переменной.
Типы переменной, как и в Java, могут быть классами или примитивными типами.
