04 | 理论一：当谈论面向对象的时候，我们到底在谈论什么？

Nov 11, 2019

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04 | 理论一：当谈论面向对象的时候，我们到底在谈论什么？

2019-11-11 王争来自北京

《设计模式之美》

课程介绍

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讲述：冯永吉

时长14:39大小13.41M

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考虑到各个水平层次的同学，并且保证专栏内容的系统性、全面性，我会循序渐进地讲解跟设计模式相关的所有内容。所以，专栏正文的第一个模块，我会讲一些设计原则、设计思想，比如，面向对象设计思想、经典设计原则以及重构相关的知识，为之后学习设计模式做铺垫。
在第一个模块中，我们又首先会讲到面向对象相关的理论知识。提到面向对象，我相信很多人都不陌生，随口都可以说出面向对象的四大特性：封装、抽象、继承、多态。实际上，面向对象这个概念包含的内容还不止这些。所以，今天我打算花一节课的时间，先大概跟你聊一下，当我们谈论面向对象的时候，经常会谈到的一些概念和知识点，为学习后面的几节更加细化的内容做一个铺垫。
特别说明一下，对于今天讲到的概念和知识点，大部分我都是点到为止，并没有展开详细讲解。如果你看了之后，对某个概念和知识点还不是很清楚，那也没有关系。在后面的几节课中，我会花更多的篇幅，对今天讲到的每个概念和知识点，结合具体的例子，一一做详细的讲解。
什么是面向对象编程和面向对象编程语言？面向对象编程的英文缩写是 OOP，全称是 Object Oriented Programming。对应地，面向对象编程语言的英文缩写是 OOPL，全称是 Object Oriented Programming Language。
面向对象编程中有两个非常重要、非常基础的概念，那就是类（class）和对象（object）。这两个概念最早出现在 1960 年，在 Simula 这种编程语言中第一次使用。而面向对象编程这个概念第一次被使用是在 Smalltalk 这种编程语言中。Smalltalk 被认为是第一个真正意义上的面向对象编程语言。
1980 年左右，C++ 的出现，带动了面向对象编程的流行，也使得面向对象编程被越来越多的人认可。直到今天，如果不按照严格的定义来说，大部分编程语言都是面向对象编程语言，比如 Java、C++、Go、Python、C#、Ruby、JavaScript、Objective-C、Scala、PHP、Perl 等等。除此之外，大部分程序员在开发项目的时候，都是基于面向对象编程语言进行的面向对象编程。
以上是面向对象编程的大概发展历史。在刚刚的描述中，我着重提到了两个概念，面向对象编程和面向对象编程语言。那究竟什么是面向对象编程？什么语言才算是面向对象编程语言呢？如果非得给出一个定义的话，我觉得可以用下面两句话来概括。
面向对象编程是一种编程范式或编程风格。它以类或对象作为组织代码的基本单元，并将封装、抽象、继承、多态四个特性，作为代码设计和实现的基石 。
面向对象编程语言是支持类或对象的语法机制，并有现成的语法机制，能方便地实现面向对象编程四大特性（封装、抽象、继承、多态）的编程语言。
一般来讲， 面向对象编程都是通过使用面向对象编程语言来进行的，但是，不用面向对象编程语言，我们照样可以进行面向对象编程。反过来讲，即便我们使用面向对象编程语言，写出来的代码也不一定是面向对象编程风格的，也有可能是面向过程编程风格的。这里听起来是不是有点绕？不过没关系，我们在后面的第 7 节课中，会详细讲解这个问题。
除此之外，从定义中，我们还可以发现，理解面向对象编程及面向对象编程语言两个概念，其中最关键的一点就是理解面向对象编程的四大特性。这四大特性分别是：封装、抽象、继承、多态。不过，关于面向对象编程的特性，也有另外一种说法，那就是只包含三大特性：封装、继承、多态，不包含抽象。为什么会有这种分歧呢？抽象为什么可以排除在面向对象编程特性之外呢？关于这个问题，在下一节课详细讲解这四大特性的时候，我还会再拿出来说一下。不过，话说回来，实际上，我们没必要纠结到底是四大特性还是三大特性，关键还是理解每种特性讲的是什么内容、存在的意义以及能解决什么问题。
而且，在技术圈里，封装、抽象、继承、多态也并不是固定地被叫作“四大特性”（features），也有人称它们为面向对象编程的四大概念（concepts）、四大基石（cornerstones）、四大基础（fundamentals）、四大支柱（pillars）等等。你也发现了吧，叫法挺混乱的。不过，叫什么并不重要。我们只需要知道，这是前人进行面向对象编程过程中总结出来的、能让我们更容易地实现各种设计思路的几个编程套路，这就够了。在之后的课程讲解中，我统一把它们叫作“四大特性”。
如何判定某编程语言是否是面向对象编程语言？如果你足够细心，你可能已经留意到，在我刚刚的讲解中，我提到，“如果不按照严格的定义来说，大部分编程语言都是面向对象编程语言”。为什么要加上“如果不按照严格的定义”这个前提呢？那是因为，如果按照刚刚我们给出的严格的面向对象编程语言的定义，前面提到的有些编程语言，并不是严格意义上的面向对象编程语言，比如 JavaScript，它不支持封装和继承特性，按照严格的定义，它不算是面向对象编程语言，但在某种意义上，它又可以算得上是一种面向对象编程语言。我为什么这么说呢？到底该如何判断一个编程语言是否是面向对象编程语言呢？
还记得我们前面给出的面向对象编程及面向对象编程语言的定义吗？如果忘记了，你可以先翻到上面回顾一下。不过，我必须坦诚告诉你，那个定义是我自己给出的。实际上，对于什么是面向对象编程、什么是面向对象编程语言，并没有一个官方的、统一的定义。而且，从 1960 年，也就是 60 年前面向对象编程诞生开始，这两个概念就在不停地演化，所以，也无法给出一个明确的定义，也没有必要给出一个明确定义。
实际上，面向对象编程从字面上，按照最简单、最原始的方式来理解，就是将对象或类作为代码组织的基本单元，来进行编程的一种编程范式或者编程风格，并不一定需要封装、抽象、继承、多态这四大特性的支持。但是，在进行面向对象编程的过程中，人们不停地总结发现，有了这四大特性，我们就能更容易地实现各种面向对象的代码设计思路。
比如，我们在面向对象编程的过程中，经常会遇到 is-a 这种类关系（比如狗是一种动物），而继承这个特性就能很好地支持这种 is-a 的代码设计思路，并且解决代码复用的问题，所以，继承就成了面向对象编程的四大特性之一。但是随着编程语言的不断迭代、演化，人们发现继承这种特性容易造成层次不清、代码混乱，所以，很多编程语言在设计的时候就开始摒弃继承特性，比如 Go 语言。但是，我们并不能因为它摒弃了继承特性，就一刀切地认为它不是面向对象编程语言了。
实际上，我个人觉得，只要某种编程语言支持类或对象的语法概念，并且以此作为组织代码的基本单元，那就可以被粗略地认为它就是面向对象编程语言了。至于是否有现成的语法机制，完全地支持了面向对象编程的四大特性、是否对四大特性有所取舍和优化，可以不作为判定的标准。基于此，我们才有了前面的说法，按照严格的定义，很多语言都不能算得上面向对象编程语言，但按照不严格的定义来讲，现在流行的大部分编程语言都是面向对象编程语言。
所以，多说一句，关于这个问题，我们一定不要过于学院派，非要给面向对象编程、面向对象编程语言下个死定义，非得对某种语言是否是面向对象编程语言争个一清二白，这样做意义不大。
什么是面向对象分析和面向对象设计？前面我们讲了面向对象编程（OOP），实际上，跟面向对象编程经常放到一块儿来讲的还有另外两个概念，那就是面向对象分析（OOA）和面向对象设计（OOD）。面向对象分析英文缩写是 OOA，全称是 Object Oriented Analysis；面向对象设计的英文缩写是 OOD，全称是 Object Oriented Design。OOA、OOD、OOP 三个连在一起就是面向对象分析、设计、编程（实现），正好是面向对象软件开发要经历的三个阶段。
关于什么是面向对象编程，我们前面已经讲过了。我们现在再来讲一下，什么是面向对象分析和设计。这两个概念相对来说要简单一些。面向对象分析与设计中的“分析”和“设计”这两个词，我们完全可以从字面上去理解，不需要过度解读，简单类比软件开发中的需求分析、系统设计即可。不过，你可能会说，那为啥前面还加了个修饰词“面向对象”呢？有什么特殊的意义吗？
之所以在前面加“面向对象”这几个字，是因为我们是围绕着对象或类来做需求分析和设计的。分析和设计两个阶段最终的产出是类的设计，包括程序被拆解为哪些类，每个类有哪些属性方法，类与类之间如何交互等等。它们比其他的分析和设计更加具体、更加落地、更加贴近编码，更能够顺利地过渡到面向对象编程环节。这也是面向对象分析和设计，与其他分析和设计最大的不同点。
看到这里，你可能会问，那面向对象分析、设计、编程到底都负责做哪些工作呢？简单点讲，面向对象分析就是要搞清楚做什么，面向对象设计就是要搞清楚怎么做，面向对象编程就是将分析和设计的的结果翻译成代码的过程。今天，我们只是简单介绍一下概念，不展开详细讲解。在后面的面向对象实战环节中，我会用两节课的时间，通过一个实际例子，详细讲解如何进行面向对象分析、设计和编程。
什么是 UML？我们是否需要 UML？讲到面向对象分析、设计、编程，我们就不得不提到另外一个概念，那就是 UML（Unified Model Language），统一建模语言。很多讲解面向对象或设计模式的书籍，常用它来画图表达面向对象或设计模式的设计思路。
实际上，UML 是一种非常复杂的东西。它不仅仅包含我们常提到类图，还有用例图、顺序图、活动图、状态图、组件图等。在我看来，即便仅仅使用类图，学习成本也是很高的。就单说类之间的关系，UML 就定义了很多种，比如泛化、实现、关联、聚合、组合、依赖等。
要想完全掌握，并且熟练运用这些类之间的关系，来画 UML 类图，肯定要花很多的学习精力。而且，UML 作为一种沟通工具，即便你能完全按照 UML 规范来画类图，可对于不熟悉的人来说，看懂的成本也还是很高的。
所以，从我的开发经验来说，UML 在互联网公司的项目开发中，用处可能并不大。为了文档化软件设计或者方便讨论软件设计，大部分情况下，我们随手画个不那么规范的草图，能够达意，方便沟通就够了，而完全按照 UML 规范来将草图标准化，所付出的代价是不值得的。
所以，我这里特别说明一下，专栏中的很多类图我并没有完全遵守 UML 的规范标准。为了兼顾图的表达能力和你的学习成本，我对 UML 类图规范做了简化，并配上了详细的文字解释，力图让你一眼就能看懂，而非适得其反，让图加重你的学习成本。毕竟，我们的专栏并不是一个讲方法论的教程，专栏中的所有类图，本质是让你更清晰地理解设计。
重点回顾今天的内容讲完了，我们来一起总结回顾一下，你需要重点掌握的几个概念和知识点。
1. 什么是面向对象编程？
面向对象编程是一种编程范式或编程风格。它以类或对象作为组织代码的基本单元，并将封装、抽象、继承、多态四个特性，作为代码设计和实现的基石 。
2. 什么是面向对象编程语言？
面向对象编程语言是支持类或对象的语法机制，并有现成的语法机制，能方便地实现面向对象编程四大特性（封装、抽象、继承、多态）的编程语言。
3. 如何判定一个编程语言是否是面向对象编程语言？
如果按照严格的的定义，需要有现成的语法支持类、对象、四大特性才能叫作面向对象编程语言。如果放宽要求的话，只要某种编程语言支持类、对象语法机制，那基本上就可以说这种编程语言是面向对象编程语言了，不一定非得要求具有所有的四大特性。
4. 面向对象编程和面向对象编程语言之间有何关系？
面向对象编程一般使用面向对象编程语言来进行，但是，不用面向对象编程语言，我们照样可以进行面向对象编程。反过来讲，即便我们使用面向对象编程语言，写出来的代码也不一定是面向对象编程风格的，也有可能是面向过程编程风格的。
5. 什么是面向对象分析和面向对象设计？
简单点讲，面向对象分析就是要搞清楚做什么，面向对象设计就是要搞清楚怎么做。两个阶段最终的产出是类的设计，包括程序被拆解为哪些类，每个类有哪些属性方法、类与类之间如何交互等等。
课堂讨论今天我们要讨论的话题有两个：
在文章中，我讲到 UML 的学习成本很高，沟通成本也不低，不推荐在面向对象分析、设计的过程中使用，对此你有何看法？
有关面向对象的概念和知识点，除了我们今天讲到的，你还能想到其他哪些吗？
欢迎在留言区发表你的观点，积极参与讨论。你也可以把这篇文章分享给你的朋友，邀请他一起学习。

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精选留言(343)

王争
置顶
2019-11-11
在这篇文章中，“面向对象编程”一词多义，不同的场景、语境下，解释不同。文章中没有点到这一点，我这里稍微补充说明一下： 1. 文章前半部分，面向对象编程指的是一种编程风格或者范式。 2. 文章后半部分，在讲到面向对象分析、设计、编程的时候，面向对象编程是一种行为。
共 7 条评论
214
王争
置顶
2019-11-11
UML中定义了类之间的关系：泛化、实现、关联、聚合、组合、依赖，试问下小伙伴们，你们都能搞清楚这几个的区别吗？能否准确的用不同的箭头、图线来画出来吗？即便你能画出来，团队里的小伙伴都能看懂吗？不过，关于类之间的关系，我后面会在实战篇中讲到的，但是，我会简化成四种关系，更好理解。
共 35 条评论
136
辣么大
2019-11-11
关于uml类图引起了大家的广泛讨论。我同意老师的观点，uml类图还是太复杂了。我给大家一个链接。Uml类图是不用记的。用的时候看一下cheat sheet就行。https://github.com/gdhucoder/Algorithms4/blob/master/designpattern/pic/umlcheatsheet.jpg
共 6 条评论
187
Y024
2019-11-11
Day007 04 关于 UML 推荐一本书《Java Modeling In Color With UML》和一个神器：https://app.zenuml.com
共 10 条评论
119
卢爱飞
2019-11-11
我理解的是要因场景而异，但是最终的目的都是降低沟通的成本。场景1：在大多数人对UML不是很熟练的情况下，如果采用UML来进行沟通，大家在理解上一定会存在Gap，无形之中会提高学习和沟通的成本，在这种情况下，建议不使用UML。举个例子，《实现领域驱动》的作者一开始是使用UML和领域专家沟通，作者认为UML很简单，但是许多领域专家或开发人员并不能很好地理解，最后又出现了ES（事件风暴）的形式来替代。场景2：如果需要准确传达设计意图，还是需要UML这样的通用设计工具的，目的也是降低沟通的成本。例如，架构师的设计理念想准确传达给工程师，如果使用UML工具，可以避免模糊意图，带来额外的沟通成本。敏捷宣言的第一条就是“个体和沟通”高于“流程和工具”。所以要因人而异，因场景而异，在专栏里“很多类图我并没有完全遵守 UML 的规范标准”的策略，我想是一个不错的折中。
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共 2 条评论
82
确认过眼神
2019-11-11
对于uml来说，简单点是可以的，但是对于规范还是要有的。如果不规范，会的人看不习惯，不会的人容易被带入误区。想学的人，画得再难也会去看，不想学的人，画得再简单易懂，也不会去学。
共 5 条评论
41
黄林晴
2019-11-11
打卡~ 我觉得在工作中，如果完成一个功能需要30分钟，其实25分钟都在思考，25分钟在设计，实际编码时间只需要5分钟，而前面25分钟就是编码设计
共 5 条评论
39
丁丁历险记
2019-11-12
下班后发现争哥让我出代码示例和说明区别，赶紧做。写点简单粗暴的个人理解。一 show me the code .. 泛化（Generalization）class BaseComponent { ... } class Dingdding extend BaseComponent { .. } 实现(Realization) 类实现接口虚线加三角interface crud { func create(); func update();func get(); func() del{ } } class DingdingModel implements crud { func create(){ ...} func update(){ ...} func get(){ ...} func del(){ ...} } 关键是后面四个（关联，聚合，组合，依赖）先说关联关系。（A has B） class DingdingUser { privte $account; //有一个账号对象， } 再说聚合，是一种特殊的关联。聚合，组合，一对多的关联聚合关系是“has-a”关系，组合关系是“contains-a”关系，少一个宿主对象死掉没。 uml2.x 已合并这种无聊的区分聚合示例class birdsGroup(){ private $birds; //聚合往往可以干增减相关的操作 public func addBird( $bird) { ... } public func removeBird( $bird) { ... } } 组合示例。class bird (){public $wing; //鸟由翅膀组成. } 最后说关联合依赖。泛化 = 实现 > 组合 > 聚合 > 关联 > 依赖 2 然后说些个人理解：我回顾了一下，oop 的过程。在框架的辅助下，数据库建模一作，其实文件放哪，啥关系就出来了，画uml 图反正了一个体力活。往往是去实现一个需求，将一个业务流走通，写了一段代码后，发现这里写死了，于是做点配置管理（中心控制原则），一个类权责过多，于是将其支解。（类的单一职责原则），重复的代码出现了，赶紧抽离出来，先简单粗爆的用一个类的静态方法抽（很多大神不建议这样做，我不明其理，慢慢研究），某个操作，有几种不同的类可以去做实施。例如日志。（redis 写日志，文本日志，数据库日志，控制台输出）于是搞个工厂模式，遵守下dip原则，让Log::log($log_msg, $type,$tags) 成为一种面向抽象开始，而不是面向具体实现。老板看到gmail 的undo 很酷闲着蛋疼的让你对所有操作，都要求在半分钟类允许undo ，上个command 应付下，不出意外没多久，老板的redo 需求来了，就顺着扩展，进一步的有时候，一个主体业务完成后，要做一堆关联的杂七杂八的事，于是搞个观察者模式，这样将主体业务和后序操作业务解耦了。继续扯到解藕(decouple)了, 我粗浅的来看，折腾设计模式，本质是解藕，找到合适的方法，在合适的场景下做对应的解藕操作。这么一折腾下来，类和类啥关系，好像压根没太在意到。。。。但类之前又确实有关系。挺想想知道其它伙伴们是如何做oop 的。自我总结，套路包确实掌握了几个，但总感觉是在很浅的层面上折腾，上述错的乱七八糟的，烦请指正，个人平时就这么想的，这八个月就跟着争哥好好学习了。
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共 8 条评论
25
daniel李
2019-11-11
当看到老师说uml意义不大的时候我就懵了，还好原来是指不需要按严格标准死磕uml。我平时在功能开发初期和后期都是用uml把我的想法可视化然后让师兄审核，减少pr被reject机率。而且也容易让别的工程师接手做功能拓展。不过确实互联网公司如果不是大厂，确实很少人能看懂uml。
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作者回复: 实际上，大厂也未必都在用。比如类图中几种类关系，同学们有几个能准确的用不同的图线画出来呢？
共 7 条评论
18
NeverMore
2019-11-11
对于UML，我觉得同样不要过于“学院派”，过度求其严谨，而忘记使用它的目的是什么，此谓舍本逐末。毕竟它终究只是一个工具，最终能够服务于我们的表达，方便我们的交流即可。是否要简化，当然也要看场景，至少对于学习这门课程而言，并不需要让其过于复杂而提高我们的学习成本。另外，我特别欣赏老师这种删繁就简、力求简约和高效的风格，或许这也是一种极客精神吧。
12
方向
2019-11-11
UML在毕设时候是必须的，什么用例图，时序图，活动图，非得写上去才显得高大上，但一直不得要领，当时也是网上搜相关的模仿着填充进去。始终认为这种图的目的也是为了传达明确的设计意图，遵循最基本的规范能够达到看懂、意图明确的效果就行了。
共 1 条评论
12
BerryMew
2019-11-11
专栏重点是设计模式，只要便于理解，什么样的图都没关系的，凡事都要抓住重点，我觉得软件开发最大的忌讳就是追求完美，死扣细节。
共 1 条评论
10
Qfxl
2019-11-27
看过很多本厂的设计文档很少会画类的设计图基本是系统整体架构和流程图而且代码变化快文档容易脱钩首席架构甚至说过不想看类是怎么设计的最重要还是大方向功能性正确所以uml大概知道就好了学有余力了解下亦可
共 1 条评论
8
阿健
2019-11-19
关于uml类图，我要发表一下个人观点。目前我也是在一个互联网公司，我们有比较严格的设计方案模板，其中类图，流程图，用例图，状态图是必备的，时序图暂时还没有那么要求严格，目前团队内统一用platuml来画图，基本进入团队先学这个，如果忘记语法，就去官网查一下。磨刀不误砍柴工，互联网公司开发项目，还是需要uml类图的。
7
BK🎩
2019-11-12
确实很多公司使用 UML 的频率比较低，大厂也是这样。另外我自己对 Google 的了解是对代码要求很高，那么代码交付还有文档的要求想必也很高，不知道 Google 公司在文档上面会不会大量使用 UML，如果不用的话，有没有更好的方式或语言来维护高质量的文档
作者回复: 好像没有多少人画uml，文档主要还是聚焦于业务和更上层的架构设计、技术难点说明，实现直接看代码。
8
忆水寒
2019-11-11
UML设计的合理，新开发者也能去快速开发。关键还是看自己开发还是别人开发。作为学习来说，简单的UML能表达意思即可。
7
香蕉派2号
2019-11-11
1.同意老师观点，UML是提供一种规范和准则，如果严格的按照规范来做可能过犹不及，在时间成本和规范之间必尽量要做到平衡。 2.除了以上的概念，还想到了低耦合高内聚，模块化，可维护性，可扩展性，可复用性，对象的唯一性，对象的分类（是is-a还是has的关系）等。
7
王加武
2019-11-12
对于UML（统一建模语言），我个人觉得它的作用还是很大的，因为它可以帮助开发人员更好的去分析一个软件的设计过程，通过它的哪些表示的方法吗，会让人的思路更加的清晰，如果是一个软件的负责人，那么使用UML来分析问题，我觉得再好不过。软件开发是一个工程问题，就好比盖房子，只有每一步都规划好，分析好，设计好，盖出来的房子才好，总之，我个人觉得值得花时间去学UML！
共 2 条评论
6
唐龙
2019-11-11
即便我们使用面向对象编程语言，写出来的代码也不一定是面向对象编程风格的，也有可能是面向过程编程风格的。嗯~刚学C++的时候干过这事。
共 2 条评论
6
帆大肚子
2019-11-11
我第一次看《设计模式》的时候，里面的uml很是让人头疼，确实学习成本很大，而且我的学习重心不在uml，被迫学习uml真的很痛苦。
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