面向对象编程 vs 面向过程编程

面向对象编程 vs 面向过程编程

文章是学习 《设计模式之美》- 王争 的总结

1 引言

主要复习主流编程范式(编程风格)面向对象和面向过程,其中面向对象编程是最主流的。区别面向对象和面向过程两种编程范式,以及抽象类和接口的区别,和如何通过普通类模拟抽象类和接口。

2 概述

什么是面向对象编程?

面向对象编程OOP (Object Oriented Programming) 有两个重要和基础的概念:类(class)和 对象(object)。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。

面向对象编程是一种编程范式或编程风格。它以对象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。

  • 封装:隐藏信息和数据访问保护,暴露有限的访问接口,提高代码的可维护性
  • 抽象:就是如何隐藏信息和方法的具体实现。目的为了提高代码的可扩展行、维护性,修改实现时不需要改变定义,减少代码的改动范围;也是处理复杂系统的有效手段,有效过滤不需要关注的信息。
  • 继承:根据编程语言类型有单继承(Java)和多继承(typescript),目的是解决代码复用问题。
  • 多态:利用接口类、Duck Typing的特性实现多态,子类可以代替父类,在实际代码运行过程中,调用子类的方法实现;多态可以提供代码的扩展性和复用性,是很多设计模式和设计原则的基础是实现。

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。

面向对象编程经常和 面向对象分析(OOA) 和面向对象设计(OOD) 放在一块讨论,OOA、OOD、OOP 三个连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。

什么是面向过程编程?

面向过程编程也是一种编程范式或风格。它以过程(可以理解为方法、函数、操作)作为组织代码的基本单元,以数据(可以理解为成员变量、属性)与方法相分离为最主要的特点。面向过程风格是一种流程话的编程风格,通过拼接一组顺序执行的方法来操作数据完成一项功能。

面向过程编程语言首先是一种编程语言。它最大的特点是不支持类和对象两个语法概念,不支持丰富的面向对象编程特性(比如继承、多态、封装),仅支持面向过程编程。比如 Basic、Pascal、C 等。

面向对象编程对比面向过程编程有哪些优势?

1.OOP 更加能够应对大规模复杂程序的开发

2.OOP 风格的代码更易复用、易扩展、易维护

3.OOP 语言更加人性化、更加高级、更加智能

哪些常见的面向过程编程?

1.滥用 getter、setter 方法

/**
 * 滥用 getter setter 举例
 */

class ShoppingCart {
  private _itemsCount: number;
  public get itemsCount(): number {
    return this._itemsCount;
  }
  public set itemsCount(value: number) {
    this._itemsCount = value;
  }
  private _totalPrice: number;
  public get totalPrice(): number {
    return this._totalPrice;
  }
  public set totalPrice(value: number) {
    this._totalPrice = value;
  }
  private _items: Array<any> = [];
  public get items(): Array<any> {
    return this._items;
  }
  public set items(value: Array<any>) {
    this._items = value;
  }

  public addItem(item) {
    this.items.push(item);
    this.itemsCount++;
    this.totalPrice += item.getPrices();
  }
}

代码中,_itemCount_totalPrice_items 是私有属性,但是没有得到封装的作用,它们都有 setter 方法,外部使用的时候都可以通过 setter 来改变属性值,这使得 _itemCount_totalPrice 可能会和实际的 _items 个数不一致的数据风险,照成错乱。

另外 get items 外部也可以直接得到 items,从而可以直接操作 items.clear()items=[] 的方式置空数组,导致 _itemCount_totalPrice 不一致。所以需要封装提供一个 clear 方法给外部使用,不暴露 _items 给外部操作

为了解决上边的问题,我们修改一下 ShoppingCart 类

/**
 * 调整后
 */
class ShoppingCart {
  private _itemsCount: number = 0;
  public get itemsCount(): number {
    return this._itemsCount;
  }

  private _totalPrice: number = 0;
  public get totalPrice(): number {
    return this._totalPrice;
  }

  private _items: Array<any> = [];
  public get items(): Array<any> {
    return [...this._items]; // 简单效果,实际不是这样,为了外部获取items不能改掉内部的_items
  }

  public addItem(item) {
    this.items.push(item);
    this._itemsCount++;
    this._totalPrice += item.getPrices();
  }

  public clear() {
    this._items = [];
    this._itemsCount = 0;
    this._totalPrice = 0;
  }
}

2. 滥用全局变量和全局方法

在面向对象编程中,比如 Java 使用全局变量和方法的情况,有单例类对象、静态成员变量、常量、静态方法等。常量是一种非常常见的全局变量,比如代码中的配置参数,一般都设置为常量,放到一个 Constants 类中。静态方法的话就常放在 Utils 类。静态方法将方法和数据分离,破坏了封装的特性,是典型的面向过程风格。

项目中,一种常见的 Constants 定义的方式如下。

// local
export const APP_NAME = '中台管理系统';
export const DEFAULT_AVATAR =
  'https://wpimg.wallstcn.com/f778738c-e4f8-4870-b634-56703b4acafe.gif';
export const TOKEN_KEY = '_login_token';
// request
export const REQ_RESEND_MAX_COUNT = 1;
export const REQ_RESEND_COUNT_EXCEED_CODE = 4000001;
export const REQ_RESEND_COUNT_EXCEED_MSG = '重发次数超出上限';
export const REQ_OVERTIME_DURATION = 10 * 1000;
export const RES_SUCCESS_DEFAULT_CODE = 2000; // 处理成功
export const RES_NOT_FOUND_CODE = 3000; // 处理失败
export const RES_UNAUTHORIZED_CODE = 4010; // token过期
export const RES_PERMISSION_DENIED_CODE = 4100; // 权限不足
export const RES_INVALID_PARAMS_CODE = 4000; // 参数错误
export const RES_SECRET_INCORRECT_CODE = 4200; // 秘钥错误
export const RES_SERVER_EXCEPTION_CODE = 5000; // 服务器异常

// notification

export const ERR_MESSAGE_SHOW_DURATION = 3 * 1000;

我们把程序中用到的常量都会集中的放到这个 Constants 中,如果项目越来越庞大,配置项的常量越来岳多,这个文件众的常量数量就会越来越大,对于查找和修改某个常量也是比较费劲。在 Java 中,你修改了 Constants 类还会增加编译时间。

改进 Constants 设计的话可以拆解为功能更加单一的多个“类”,比如跟 MySQL 配置相关的常量放到 MySQLConstants 类中;跟 Redis 配置相关的常量,放到 RedisConstants 类中。当然,还有一种设计方式是,在对应的用到常量的类中定义常量,比如有个 RedisConfig 类,这时候 Redis 配置相关的常量就放到这里。

同理,Utils 也进行归类细分。如果是后端可以有 IOUtils、StringUtils、FileUtils 类,前端的话如 DomUtils、DateUtils 等,避免全部都放在叫 utils.ts 的文件中,这个文件的代码里随着开发时间会一直增加,对使用体验和易维护性都是减分的。前端的话通常也可以根据特定的功能性去命名 utils 文件,比如是一个事件代理相关的Uitls功能就命名为 event.ts ,某些操作也可以单独创建一个文件,因为前端目前使用模块化 import 的方式导入,也是比较方便,比如滚动代码,命名为 scrollTo.ts

3. 定义数据和方法分离

MVC 三层结构是面向过程风格的编码方式。传统的 MVC 结构范围 Model 层、Controller 层、View 层。为了做前后端分离,三层结构在后端开发中被分为 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。而每一层中,有会定义相应的 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。

这种开发模式又叫作基于贫血模型的开发模式。

在面向对象编程中,为什么容易写出面向过程风格的代码?

面向对象编程要比面向过程编程难一些。在 OOP 类的设计需要技巧和设计经验,需要思考如何封装合适的数据和方法到一个类里,如何设计类之间的关系和交互等设计问题。

在生活中,去完成一个任务,我们一般都会思考,应该做什么、后做什么,如何一步一步地顺利执行一系列操作,最后完成整个任务 。面向过程编程风格恰恰符合人的这种流程化思维方式。而面向对象编程风格正好相反。它是一种自底向上的思考方式。它不是先去执行流程来分解任务,而是将任务翻译成一个一个的小的模块(类),设计类之间的交互,最后按照流程将类组装起来,完成整个任务。

3 总结

面向对象编程的四大特性 封装抽象继承多态 使得其更适合更复杂类型的程序开发,利用这些特性编写出来的代码,更加易扩展、易复用、易维护,也更加人性化、高级和智能。


欢迎前往原文讨论:https://github.com/giscafer/blog/issues/45

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