面向对象的思考过程

译者序
前言
致谢
关于作者
第1章　面向对象的概念简介1
11　基本概念1
12　对象及遗留系统2
13　过程式编程与面向对象编程对比4
14　由面向过程开发过渡到面向对象开发7
141　过程式编程7
142　面向对象编程8
15　什么是对象8
151　对象数据8
152　对象行为9
16　什么是类13
161　创建对象13
162　属性15
163　方法15
164　消息15
17　使用类图作为可视化工具16
18　封装和数据隐藏16
181　接口17
182　实现18
183　接口/实现范式的一个真实示例18
184　接口/实现范式的模型19
19　继承20
191　超类和子类21
192　抽象21
193　is-a关系23
110　多态性24
111　组合27
1111　抽象27
1112　has-a关系28
112　本章小结28
第2章　如何以对象的方式进行思考29
21　清楚接口和实现之间的区别30
211　接口32
212　实现32
213　一个接口/实现示例33
22　使用抽象思维设计接口37
23　尽可能提供最小化的用户接口39
231　确定用户39
232　对象行为40
233　环境约束40
234　识别公共接口40
235　识别实现41
24　本章小结42
25　参考文献42
第3章　更多面向对象概念43
31　构造函数43
311　什么是构造函数调用44
312　构造函数中包含什么44
313　默认构造函数45
314　使用多个构造函数46
315　设计构造函数49
32　错误处理50
321　忽略问题50
322　检查问题并中止应用程序50
323　检查问题并试图恢复51
324　抛出异常51
33　作用域的重要性54
331　局部属性?54
332　对象属性55
333　类属性57
34　操作符重载58
35　多重继承59
36　对象操作60
37　本章小结62
38　参考文献62
第4章　类的剖析63
41　类名63
42　注释65
43　属性65
44　构造函数67
45　访问器69
46　公共接口方法71
47　私有实现方法72
48　本章小结72
49　参考文献73
第5章　类设计指导75
51　对现实世界系统建模75
52　识别公共接口76
521　最小化公共接口77
522　隐藏实现78
53　设计健壮的构造函数（以及析构函数）78
54　在类中设计错误处理79
541　记录类并使用注释80
542　构建可以合作的对象80
55　设计时请考虑重用81
56　设计时请考虑可扩展性81
561　保持命名具有描述性82
562　抽象不可移植的代码82
563　提供一种方式来复制和比较对象83
564　保持尽可能小的作用域83
57　设计时请考虑可维护性84
571　在开发过程中使用迭代85
572　测试接口85
58　使用对象持久化87
59　本章小结89
510　参考文献89
第6章　使用对象进行设计91
61　设计指导91
611　进行正确的分析95
612　编写工作陈述文档95
613　收集需求95
614　开发系统原型96
615　识别类96
616　确定每个类的职责96
617　确定类之间如何协作96
618　创建类模型来描述系统97
619　在代码中创建用户接口原型97
62　对象包装97
621　结构化代码98
622　包装结构化代码99
623　包装不可移植的代码101
624　包装已有类102
63　本章小结103
64　参考文献103
第7章　精通继承和组合105
71　重用对象105
72　继承107
721　泛化和特化109
722　设计决策110
73　组合112
74　为什么封装是面向对象的本质115
741　继承如何减弱封装115
742　关于多态性的一个具体例子118
743　对象职责118
744　抽象类、虚方法和协议122
75　本章小结123
76　参考文献124
第8章　框架和重用：使用接口和抽象类进行设计125
81　代码：重用还是不重用125
82　什么是框架126
83　什么是契约128
831　抽象类129
832　接口131
833　综合运用133
834　编译器佐证136
835　创建契约137
836　系统插件139
84　一个电子商务示例139
841　一个电子商务问题140
842　非重用方式141
843　电子商务解决方案143
844　UML对象模型143
85　本章小结147
86　参考文献148
第9章　创建对象及面向对象设计149
91　组合关系150
92　分阶段构建151
93　组合类型153
931　聚合153
932　联合154
933　同时使用联合和聚合155
94　避免依赖156
95　基数157
951　多个对象联合158
952　可选的联合160
96　一个综合性示例160
97　本章小结161
98　参考文献162
第10章　设计模式163
101　为什么使用设计模式164
102　Smalltalk的模型/视图/控制器165
103　设计模式类型167
1031　创建型模式?167
1032　结构型模式171
1033　行为型模式174
104　反模式175
105　本章小结176
106　参考文献177
第11章　避免依赖和高度耦合的类179
111　继承、组合和依赖注入181
1111　继承182
1112　组合183
1113　依赖注入186
112　本章小结189
113　参考文献189
第12章　面向对象设计的SOLID原则191
121　面向对象设计的SOLID原则概述192
1211　SRP：单一职责原则192
1212　OCP：开闭原则196
1213　LSP：里氏替换原则198
1214　ISP：接口隔离原则201
1215　DIP：依赖倒置原则202
122　本章小结208
123　参考文献208

本书内容概要
正如书名所述，本书阐述了面向对象的思考过程。选择一本书的主题和书名是很重要的，但如果主题的概念性很强的话，做决定就没那么容易了。大部分书籍都只涉及编程与面向对象设计的某个方面。一些流行的书则阐述了诸如面向对象分析、面向对象设计、面向对象编程、设计模式、面向对象的数据结构（XML）、统一建模语言（UML）、面向对象Web开发、面向对象移动开发、各种面向对象编程语言等与面向对象编程（OOP）相关的主题。
然而，许多人仔细研读这些书后，未曾注意到这些主题都建立在同一个基础之上，即如何以面向对象的方式进行思考。从学生到软件开发专业人员，他们往往只是阅读了这些书，却没有付出充分的时间和努力来真正理解代码背后的设计理念。
我认为仅学习一种特定的开发方式、一种编程语言或者一组设计工具并不能说明学会了面向对象这一概念。面向对象的软件开发简单来说就是一种思考方式。本书就是关于这种面向对象的思考过程的。
把面向对象的思考过程从语言、开发实践以及工具中剥离出来并不是一个简单的任务。人们在学习面向对象这一理念时，往往被要求先深入学习一门编程语言。例如，很多年以前，大量的C语言程序员在没有直接接触面向对象概念之前，就开始通过C++语言来了解面向对象。
学习面向对象的概念与学习使用面向对象语言进行编程有着巨大差异，理解这一点很重要。我在撰写本书第1版前就意识到了这一点。Craig Larman在“What the UML Is-and Isn’t”一文中指出：
不幸的是，在软件工程和UML图表语言上下文中，阅读和编写UML标记的技能有时等同于面向对象分析和设计的能力。当然，事实并非如此，而且后者远比前者重要。因此，我推荐寻找一些教学材料来学习使用面向对象分析和设计的知识技能，这优先于学习UML标记或者辅助工具。
因此，尽管学习一门建模语言是非常重要的步骤，但先学习面向对象的技能更加重要。在完全理解面向对象概念前就学习UML，就像还未了解任何与电路相关的知识就开始学习电路图一样。
学习编程语言也有相同的问题。如前所述，很多C语言程序员还未直接了解任何面向对象概念，就想通过使用C++语言来达到面向对象的水平。在面试中经常会出现这样的情况，很多抱怨C++的程序员其实只是会简单使用C++编译器的C语言程序员。甚至现在，诸如C# NET、VB NET、Objective-C、Swift以及Java等语言已经相当普及了，但工作面试中的一些关键问题还是可以迅速暴露出这些程序员缺乏面向对象的思想。
Visual Basic的早期版本并不是面向对象的。C语言也不是面向对象的，而C++在设计时就向后兼容C语言。因此，使用C++编译器编写只含C语言语法的程序，而放弃使用C++的面向对象功能是完全可能的。Objective-C被设计为标准ANSI C语言的一个扩展。最糟糕的是，程序员可能使用“半瓶子”的面向对象功能把程序写成既不是面向对象的也不是面向过程的“四不像”产品。
因此，在学习使用面向对象的开发环境之前，先学习基本的面向对象概念至关重要。与其直接学习一门编程语言，不如把时间花在学习面向对象的思考过程上。
第5版中的新内容
就像在前言中经常提到的那样，我对第1版的愿景是坚持概念，而不是专注于某项特定的新兴技术。对于第5版，我仍然坚持这个愿景，但我也会介绍比早期版本中更多的“相反观点”。我想表达的是，尽管到目前为止，面向对象的软件开发是市面上最大的游戏，但它并不是唯一的游戏。
自从本书的第1版于1999年完成以来，市场上出现了许多技术，同时也有些技术已经逐渐消失。当时，Java刚刚发布，并且是最主要的面向对象开发语言；网页即将成为日常生活和商业的一部分。如今，我们都知道移动设备已经变得无处不在。在过去的20年中，软件开发人员经历了XML、JSON、CSS、XSLT、SOAP和RESTful Web服务。Android设备过去使用Java，现在使用Kotlin，而iOS设备使用Objective-C和Swift。
过去20年来，我们已经采用了许多技术（以及本书的前四版）。第5版的主要目标是将所有内容浓缩到第1版的初始意图，即简单的面向对象概念。我认为本书的第1版取得的所有成功，都是源于它专注于面向对象的基本概念。在某些方面，第5版囊括了前面所有版本提到的技术。
最后，将这些技术封装到设计方法中的概念由SOLID表示，该概念贯穿本书的所有章节。
SOLID原则是：
SRP—单一职责原则
OCP—开闭原则
LSP—里氏替换原则
ISP—接口隔离原则
DIP—依赖倒置原则
本书的前9章代表了我认为的经典面向对象原则，而最后3章（关于设计模式、避免依赖和SOLID原则）代表了一种强大的方法论。
目标读者
本书是对面向对象基本概念的全面介绍。“概念”一词很重要—虽然可以通过使用代码示例来加深对本书中讨论的内容的理解，但本书的焦点是使读者理解面向对象的思考过程。对于程序员来说，需要强调一点：面向对象编程并不是唯一的标准（正如许多人认为的那样）—面向对象编程，仅仅是现代软件开发人员可以使用的庞大工具包的一部分。
当我于1995年首次准备本书第1版的素材时，面向对象的概念才刚刚兴起。我之所以这么说，是因为当时除了Smalltalk之类的面向对象语言外，还没有真正意义上的面向对象语言。不强制执行面向对象规则的C++，是当时占主导地位的C风格的编程语言。Java 10于1996年才发布，C# 10于2002年才发布。事实上，当本书的第1版于1999年出版时，我们还无法确定面向对象是否会真正成为领先的开发规则。（Java 2直到1998年12月才发布。）尽管面向对象编程目前占主导地位，但其中仍有一些有趣的问题需要解决。
显然，本书第1版的读者与今天的读者有所不同。
从1995年到2010年，我基本上是在面向对象的技术方面对许多结构化程序员进行重新培训。这些学员中的绝大多数都是在大学和工作期间，与COBOL、FORTRAN、C和VB一起成长的。而如今，大学毕业、编写电子游戏、创建网站，或创作移动应用程序的学生，几乎可以肯定已经学会了使用面向对象语言的编程。因此，本书这一版采用的方法与第1版或第2版等有很大不同。我们现在不是在教结构化程序员如何成为面向对象开发人员，而是在教那些使用面向对象语言成长起来的程序员。
本书适合任何想要全面了解面向对象概念的业务经理、设计师、开发人员、程序员和项目经理阅读。我的希望是，阅读本书能为学习更高级的主题奠定坚实的基础。
本书叙述方式
显然，我坚定地认为，熟悉面向对象的思考过程优先于学习编程语言或建模语言。本书中有不少代码示例及UML类图，但阅读本书并不需要掌握一门具体的编程语言或UML。我已经说过了要先学习概念本身，那为什么本书会有如此多代码和类图？
首先，代码和类图可以很好地展示面向对象概念。其次，它们对于面向对象的使用方式是极其重要的，有助于介绍和展示如何使用面向对象。关键在于不要过分关注Java、C#等编程语言，而应当使用它们来帮助理解面向对象的深层理念。
要注意的是，在理解类及其自身的属性和方法时我非常喜欢使用UML类图实现可视化。事实上，本书中只用到了UML组件中的类图。我认为UML类图提供了一种强大的方式来模拟对象模型的概念本质。我依旧使用对象模型作为教学工具来展示类的设计以及类之间的关系。
本书中的代码示例阐述了诸如循环和函数之类的概念。然而，理解代码本身并不是理解面向对象概念的先决条件。如果你想了解语言本身的更多细节，那么有一本讲解语言语法的书放在手边则非常有用。
我不能过分强调本书不教授Java、C# NET、VB NET、Objective-C、Swift或UML。你可以自学这些知识。同样重要的是要理解这是一本阐述概念的书。在本书中，示例的意图并非描述设计类的最佳方法，它们更是一种教育性的练习，旨在使你思考面向对象的概念。例如，很明显，你不会在工作中创建许多企鹅和无吠犬模型，但是使用它们是演示概念的一种有趣方式。考虑到所有这些，我希望本书能引起你对其他面向对象主题的兴趣，例如面向对象分析、面向对象设计和面向对象编程。