Принципы ООД (Объектно-ориентированного дизайна)

Если вы хотите построить дом, вы не забьёте и гвоздя без проекта.

Аналогичным образом, для решения сложной задачи с помощью программного обеспечения вы не погружаетесь прямо в кодирование.

Вам нужен концептуальный дизайн, чтобы разложить задачу на управляемые части.

И вам также нужен технический дизайн для описания решения, чтобы оно было достаточно понятно разработчикам программного обеспечения.

На протяжении многих лет люди пробовали множество подходов для упрощения проектирования.

Например, существуют стратегии проектирования, подходящие для решения определенных задач.

Если у вас есть задача, связанная с обработкой данных, возможно, вы используете программирование сверху вниз.

Эта стратегия отображает процессы обработки данных в задаче на вызовы процедур.

По мере того, как вы раскладываете необходимые процессы обработки сверху вниз, вы создаете дерево процедур для возможного решения.

И эти процедуры реализуются на определенном языке программирования.

Для многих видов сложных задач имеет смысл подумать о концепциях, использующих объекты.

Например, любое существительное в описании задачи может быть важным объектом.

Реальный мир, где возникают задачи, наполнен объектами. И это привело к популярности объектно-ориентированного программирования.

Но даже здесь вы все равно не переходите сразу от задачи к написанию кода.

Существует концептуальный дизайн, включающий в себя объектно-ориентированный анализ для идентификации ключевых объектов в задаче.

Существует также технический дизайн, включающий в себя объектно-ориентированный дизайн для дальнейшего уточнения деталей объектов, включая их атрибуты и поведение.

Проектная деятельность происходит итеративно и непрерывно.

Целью дизайна программного обеспечения является построение и доработка моделей всех объектов.

И эти модели полезны на протяжении всего процесса проектирования.

Первоначально основное внимание должно быть сосредоточено на объектах сущностей entity из пространства задачи.

По мере появления решения вы вводите объекты управления control, которые принимают события и координируют действия. Вы также вводите пограничные объекты boundary, которые подключаются к службам вне вашей системы.

Модели часто выражаются визуально с помощью унифицированного языка моделирования или UML.

В объектно-ориентированном моделировании у вас есть разные типы моделей или диаграмм UML, чтобы сосредоточиться на различных аспектах программного обеспечения, например, структурная модель, для описания того, что делают объекты и как они связаны.

И структурная модель похожа на масштабную модель здания для понимания пространственных отношений.

Чтобы справиться со сложностью задачи, вы можете применять принципы дизайна для упрощения объектов.

Например, разделить их на более мелкие части и посмотреть на общие черты, которые можно обрабатывать последовательно.

Также необходим постоянный пересмотр и оценка моделей для обеспечения того, чтобы дизайн соответствовал задаче и отвечал целям задачи.

Модели также служат в качестве проектной документации для программного обеспечения и могут быть легко сопоставлены с скелетным исходным кодом, особенно для объектно-ориентированного языка, такого как Java.

И это может послужить хорошим началом для разработчиков, реализующих программное обеспечение.

Когда вы разрабатываете объектно-ориентированные программы, вы создаете модели того, как объекты представлены в вашей системе. Эти модели не могут быть разработаны без реализации определенных принципов.

Для того чтобы система была объектно-ориентированной, она должна придерживаться определенных принципов проектирования.

И один из принципов проектирования в объектно-ориентированном моделировании, – это абстракция.

Абстракция – один из основных способов, с помощью которых люди справляются со сложностью задачи.

Абстракция – это идея упрощения концепции в области задачи до ее сути в определенном контексте.

Абстракция позволяет лучше понять концепцию, разбив ее на упрощенное описание, которое игнорирует несущественные детали.

Абстракция концентрируется на внешних характеристиках объекта и позволяет отделить наиболее существенные особенности его поведения от менее существенных.

И граница между существенными и несущественными деталями с точки зрения дизайна называется барьером абстракции.

И задачей дизайна является выделение полного и достаточного набора абстракций.

Например, мы могли бы создать абстракцию для еды.

В контексте здоровья ее пищевая ценность, а не ее стоимость, будет частью упрощенного описания пищи.

Хорошая абстракция подчеркивает основы, необходимые для концепции, и устраняет детали, которые не являются существенными.

Также абстракция концепции должна иметь смысл для цели концепции.

Эта идея применяет правило наименьшего удивления.

То есть абстракция фиксирует основные атрибуты и поведение для концепции без каких-либо сюрпризов и не содержит определений, выходящих за рамки ее возможностей.

Вы не хотите удивить любого, кто пытается понять вашу абстракцию с нерелевантными характеристиками.

В объектно-ориентированном моделировании абстракция относится непосредственно к понятию класса.

Когда вы используете абстракцию для определения основных характеристик для какой-либо концепции, имеет смысл определить все эти детали в классе, названном соответственно концепции.

Класс похож на шаблон для экземпляров концепции.

Объект, созданный из класса, затем имеет существенные детали для представления экземпляра некоторого понятия.

Позже мы подробно рассмотрим, как формировать классы, используя абстракцию.

Давайте возьмем понятие человека. Каковы основные характеристики человека?

Это, трудно сказать, потому что человек настолько расплывчатое понятие, и мы не сказали, какова цель нашего человека.

Абстракции, которые вы создаете, относятся к некоторому контексту, и для одной концепции могут быть разные абстракции.

Например, если вы создаете приложение для вождения, вы должны описать человека в контексте водителя.

В другом примере, если вы создаете приложение для ресторана, тогда вы должны описывать человека в контексте клиента.

Вам решать какую выбрать абстракцию, наиболее подходящую для вашей цели.

Прежде чем мы начнем создавать абстракцию, нам нужен контекст для нее.

Контекст имеет решающее значение при формировании абстракции.

После определения контекста и абстракции, мы определяет характеристики или атрибуты абстракции.

И в дополнение к атрибутам абстракция должна описывать базовое поведение концепции.

Всякий раз, когда мы создаем абстракцию, нам нужно помнить о контексте.

Если контекст изменяется, тогда может измениться и абстракция. А затем могут измениться ее атрибуты и поведение.

Инкапсуляция является фундаментальным принципом в объектно-ориентированном моделировании и программировании.

Есть много вещей, которые вы можете представить, как объекты.

Например, вы можете представить курс как объект.

Объект курса может иметь значения атрибутов, такие как определенное количество учащихся, стоимость и предварительные условия, а также конкретные поведения, связанные с этими значениями атрибутов.

И класс курса определяет основные атрибуты и поведение всех объектов курса.

Инкапсуляция включает в себя три идеи.

Как следует из названия, речь идет о создании своего рода капсулы. Капсула содержит что-то внутри.

И некоторое из этого что-то вы можете получить снаружи, а некоторое вы не можете.

Во-первых, вы объединяете значения атрибутов или данные, а также поведение или функции, которые совместно используют эти значения в автономном объекте.

Во-вторых, вы можете выставить наружу определенные данные и функции этого объекта, к которым можно получить доступ из других объектов.

В-третьих, вы можете ограничить доступ к определенным данным и функциям только внутри этого объекта.

Короче говоря, инкапсуляция формирует автономный объект путем связывания данных и функций, которые он требует для работы, предоставляет интерфейс, посредством которого другие объекты могут обращаться к нему и использовать его, и ограничивает доступ к некоторым внутренним деталям.

И вы определяете класс для данного типа объекта.

Абстракция помогает определить, какие атрибуты и поведение имеют отношение к концепции в некотором контексте.

Инкапсуляция гарантирует, что эти характеристики объединены вместе в одном классе.

Отдельные объекты, созданные таким образом из определенного класса, будут иметь свои собственные значения данных для атрибутов и будут демонстрировать результат поведения.

Вы обнаружите, что программирование проще, когда данные и код, который управляет этими данными, расположены в одном месте.

Данные объекта должны содержать только то, что подходит для этого объекта.

Помимо атрибутов, класс также определяет поведение через методы.

Для объекта класса методы управляют значениями атрибутов или данными в объекте для достижения фактического поведения.

Вы можете предоставить определенные методы для доступа объектам других классов, таким образом, предоставляя интерфейс для использования класса.

И инкапсуляция помогает с целостностью данных.

Вы можете определить определенные атрибуты и методы класса, которые должны быть ограничены извне для доступа.

И на практике вы часто представляете внешний доступ ко всем атрибутам через определенные методы.

Таким образом, значения атрибутов объекта не могут быть изменены непосредственно через назначения переменных.

В противном случае такие изменения могут нарушить некоторое допущение или зависимость для данных внутри объекта.

Кроме того, инкапсуляция может обеспечить конфиденциальность информации.

Например, вы можете разрешить классу студента сохранять среднюю оценку баллов.

Сам класс студента может поддерживать запросы, связанные со средней оценкой баллов, но без необходимости показывать фактическое значение баллов.

Инкапсуляция помогает с изменениями программного обеспечения.

Доступный интерфейс класса может оставаться неизменным, а реализация атрибутов и методов может измениться.

Пользователям, использующим класс, не нужно заботиться о том, как реализация фактически работает за интерфейсом.

В программировании такого рода подход обычно называют черным ящиком.