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设计模式之美-课程笔记2-面向对象与面向过程

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理论三：面向对象的优势以及面向过程编程的意义

  1. 什么是面向过程编程以及面向过程编程语言？
  2. 面向对象编程相比于面向过程编程的优势？
  3. 为什么说POP更高级？
  4. 有哪些看似是OO其实是PO风格的代码？
  5. 在面向对象编程中，为什么更容易写出面向过程风格的代码？
  6. OPP和PP没用武之地了吗？

什么是面向过程编程以及面向过程编程语言

类比于OOD和OOP，定义如下：

  • 面向过程编程也是一种编程范式或编程风格。它以过程（方法、函数、操作）作为组织代码的基本单元，以数据（成员变量、属性）与方法相分离为最主要特点。它是一种流程化的编程风格，通过拼接一组顺序执行的方法来操作数据完成功能。
  • 面向过程编程语言，不支持类和对象，不支持面向对象编程，仅支持面向过程编程。

看例子对比下

面向过程，按照步骤（动作）一步步来操作数据。方法和数据的定义分开。

struct User {
  char name[64];
  int age;
  char gender[16];
};

struct User parse_to_user(char* text) {
  // 将text(“小王&28&男”)解析成结构体struct User
}

char* format_to_text(struct User user) {
  // 将结构体struct User格式化成文本（"小王\t28\t男"）
}

void sort_users_by_age(struct User users[]) {
  // 按照年龄从小到大排序users
}

void format_user_file(char* origin_file_path, char* new_file_path) {
  // open files...
  struct User users[1024]; // 假设最大1024个用户
  int count = 0;
  while(1) { // read until the file is empty
    struct User user = parse_to_user(line);
    users[count++] = user;
  }
  
  sort_users_by_age(users);
  
  for (int i = 0; i < count; ++i) {
    char* formatted_user_text = format_to_text(users[i]);
    // write to new file...
  }
  // close files...
}

int main(char** args, int argv) {
  format_user_file("/home/zheng/user.txt", "/home/zheng/formatted_users.txt");
}

面向对象：分析得到对象，给对象几个方法（操作对象）。

 public class User {
  private String name;
  private int age;
  private String gender;
  
  public User(String name, int age, String gender) {
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.gender = gender;
  }
  
  public static User praseFrom(String userInfoText) {
    // 将text(“小王&28&男”)解析成类User
  }
  
  public String formatToText() {
    // 将类User格式化成文本（"小王\t28\t男"）
  }
}

public class UserFileFormatter {
  public void format(String userFile, String formattedUserFile) {
    // Open files...
    List users = new ArrayList<>();
    while (1) { // read until file is empty 
      // read from file into userText...
      User user = User.parseFrom(userText);
      users.add(user);
    }
    // sort users by age...
    for (int i = 0; i < users.size(); ++i) {
      String formattedUserText = user.formatToText();
      // write to new file...
    }
    // close files...
  }
}

public class MainApplication {
  public static void main(String[] args) {
    UserFileFormatter userFileFormatter = new UserFileFormatter();
    userFileFormatter.format("/home/zheng/users.txt", "/home/zheng/formatted_users.txt");
  }
}

面向对象编程相比于面向过程的优势

1. OOP更能应对大规模复杂程序的开发

大规模程序的处理流程会成为一张网状图错综复杂。主线也不止一条。

OOP允许我们先建模，再考虑他们的行为，最后才是按照流程把他们搭建。相比更清晰容易一点。另外，类天然作为组织数据对象和行为的一个载体，较好的帮我们组织代码，形成模块化。

2. OOP的代码更加易复用、易扩展、易维护

OOP的四大特性让这些实现变得更容易。

3. OOP更人性化、更高级、更智能

更贴近人类的思路。（相比于指令化顺序运行。）

理论四：哪些代码设计看似是面向对象，其实是面向过程？

哪些代码设计看似是面向对象，其实是面向过程？

1. 滥用Getter和Setter

一段代码分析

public class ShoppingCart {
  private int itemsCount;
  private double totalPrice;
  private List<ShoppingCartItem> items = new ArrayList<>();
  
  public int getItemsCount() {
    return this.itemsCount;
  }
  
  public void setItemsCount(int itemsCount) {
    this.itemsCount = itemsCount;
  }
  
  public double getTotalPrice() {
    return this.totalPrice;
  }
  
  public void setTotalPrice(double totalPrice) {
    this.totalPrice = totalPrice;
  }

  public List<ShoppingCartItem> getItems() {
    return this.items;
  }
  
  public void addItem(ShoppingCartItem item) {
    items.add(item);
    itemsCount++;
    totalPrice += item.getPrice();
  }
  // ...省略其他方法...
}

这个代码中，我们定义了三个变量，对于itemsCount和totalPrice，我们定义了Getter和Setter，对于items，我们定义了Getter和addItem。

  1. 乍一看没问题，仔细一想（通过业务逻辑），前两个变量的Setter方法提供了修改的途径，可能导致被不正确修改后，与iterms里属性不一致。面向对象封装，就是通过控制访问权限，隐藏内部数据，暴露有限的接口访问、修改内部数据。

  2. Items是一个集合，他的Getter返回的是一个集合容器List，外部调用者拿到它之后仍然可以改变。比如

ShoppingCart cart = new ShoppCart();
...
cart.getItems().clear(); // 清空购物车

同样的，清空购物车可能会导致数据不一致与总数量和价格。我们应该定义一个clear方法，将清空逻辑封装在里面， 透明的给使用者调用。

public class ShoppingCart {
  // ...省略其他代码...
  public void clear() {
    items.clear();
    itemsCount = 0;
    totalPrice = 0.0;
  }
}
  1. 此时我们又要获取到items，获取购物车列表，怎么办？Java中提供了一个Collections.unmodifiableList()方法，这个方法重写了List容器中修改相关的方法add(),clear(),一旦调用这些，会抛出一个UnsupportedOperationException异常。因此实现让Getter返回一个不可变容器。
public class ShoppingCart {
  // ...省略其他代码...
  public List<ShoppingCartItem> getItems() {
    return Collections.unmodifiableList(this.items);
  }
}

public class UnmodifiableList<E> extends UnmodifiableCollection<E>
                          implements List<E> {
  public boolean add(E e) {
    throw new UnsupportedOperationException();
  }
  public void clear() {
    throw new UnsupportedOperationException();
  }
  // ...省略其他代码...
}

ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
List<ShoppingCartItem> items = cart.getItems();
items.clear();//抛出UnsupportedOperationException异常
  1. 还有一个问题，虽然改变不了容器，但是对于每个对象的属性，我们还是可以更改。e.g.
ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
cart.add(new ShoppingCartItem(...));
List<ShoppingCartItem> items = cart.getItems();
ShoppingCartItem item = items.get(0);
item.setPrice(19.0); // 这里修改了item的价格属性

总结下来就是，除非真的需要，尽量不定义Setter方法。除此之外，Getter返回集合容器的时候也要注意。

2. 滥用全局变量和全局方法

  1. 全局变量：单例类对象，静态成员变量，常量。常见的全局方法有静态方法。静态方法一般用来操作变量或者外部数据。（数据和方法分类，不符合封装特性）->面向过程风格。

  2. 例子看看(常量)

public class Constants {
  public static final String MYSQL_ADDR_KEY = "mysql_addr";
  public static final String MYSQL_DB_NAME_KEY = "db_name";
  public static final String MYSQL_USERNAME_KEY = "mysql_username";
  public static final String MYSQL_PASSWORD_KEY = "mysql_password";

  public static final String REDIS_DEFAULT_ADDR = "192.168.7.2:7234";
  public static final int REDIS_DEFAULT_MAX_TOTAL = 50;
  public static final int REDIS_DEFAULT_MAX_IDLE = 50;
  public static final int REDIS_DEFAULT_MIN_IDLE = 20;
  public static final String REDIS_DEFAULT_KEY_PREFIX = "rt:";

  // ...省略更多的常量定义...
}

代码的可维护性变差。大家都在往这个常量类中增加内容，这个类会变得很大，查找费时，代码提交容易冲突。

增加了代码的编译时间。

依赖这个类的代码越来越多，每次修改这个Constant类，依赖他的类都得重新编译，浪费时间。可能影响开发效率。

影响代码的复用性。比如在另一个项目中要复用一个类，而这个类依赖这个Constant，那么又得将整个Constant一并引入。（许多无关的常量）

  1. 如何改进？

    1. 拆分。mysql相关的就拆成MySQLConstant，Redis就是RedisConstant。
    2. 或者不定义Constant，而是哪个类使用这个常量，就将它定义在那个类中。比如RedisConfig中定义Redis相关的常量。提高了类设计的内聚性和代码的复用性。

  2. 另一个例子（Utils）

    Utils类存在的意义就是复用通用的工具。

    我们也知道，继承可以提供代码复用，但是有时两个类不一定具有继承关系。所以定义一个静态类，来使用的时候拼接到合适的地方。

    这个其实是非常“面向过程”的。但是他确实解决了开发中的问题，所以我们辩证对待，不能滥用而非不能用。认真思考是否需要定义这种类每次。

    你需要单独定义util类吗？是否可以将utils中的方法放到其他类？都回答完这些问题再做决定。

    我们的最终目的是写出合适的代码以尽可能小的代价。

    utils也可以像Constant一样适当的细化拆分。

3. 定义数据和方法分离的类

  1. 数据在一个类，操作数据的方法在另一个类。

    后端开发MVC中到处都是-> _->

    传统的 MVC 结构分为 Model 层、Controller 层、View 层这三层。不过，在做前后端分离之后，三层结构在后端开发中，会稍微有些调整，被分为 Controller 层、Service 层、Repository 层。Controller 层负责暴露接口给前端调用，Service 层负责核心业务逻辑，Repository 层负责数据读写。而在每一层中，我们又会定义相应的 VO（View Object）、BO（Business Object）、Entity。一般情况下，VO、BO、Entity 中只会定义数据，不会定义方法，所有操作这些数据的业务逻辑都定义在对应的 Controller 类、Service 类、Repository 类中。这就是典型的面向过程的编程风格

  2. 这种叫做基于贫血模型的开发模式。后续会讲。

在面向对象编程中，为什么容易写出面向过程风格的代码？

面向过程更符合一种流程化的思想（相对简单），面向对象自底向上，先将任务和实体分解，理清之间的交互再组装。

面向过程编程及面向过程编程语言就真的无用武之地了吗？

  1. 微小程序;
  2. 数据处理;
  3. 以算法为主，数据为辅助，面向过程更适合一点;
  4. 面向过程有点像面向对象的基础;
  5. 辩证看待两种风格的配合。最终目的是写出好代码。易用易拓展，易读易维护。
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