对比传统的结构化分析和设计方法的特点，谈谈面向对象方法学的主要优点。

结构化程序设计特点：

优点： 与非结构化程序相比，结构化程序在调试、可读性和可维护性等方面都有很大的改进。

缺点：代码重用性不高：以过程为中心设计新系统，除了一些标准函数，大部分代码都必须重新编写。

由于软、硬件技术的不断发展和用户需求的变化，按照功能划分设计的系统模块容易发生变化，使得开发出来的模块的可维护性欠佳。

面向过程模式将数据与过程分离，若对某一数据结构做了修改，所有处理数据的过程都必须重新修订，这样就增加了很多的编程工作量。

面向对象的优点：

而面向对象围绕现实世界的概念来组织模块，采用对象描述问题空间的实体，用程序代码模拟现实世界中的对象，使程序设计过程更自然、更直观。

面向过程是以功能为中心来描述系统，而面向对象是以数据为中心来描述系统。相对于功能而言，数据具有更强的稳定性。

面向对象模拟了对象之间的通信。就象人们之间互通信息一样，对象之间也可以通过消息进行通信。这样，我们不必知道一个对象是怎样实现其行为的，只需通过对象提供的接口进行通信并使用对象所具有的行为功能。而面向过程则通过函数参数和全局变量达到各过程模块联系的目的。

面向对象把一个复杂的问题分解成多个能够完成独立功能的对象（类），然后把这些对象组合起来去完成这个复杂的问题。采用面向对象模式就象在流水线上工作，我们最终只需将多个零部件（已设计好的对象）按照一定关系组合成一个完整的系统。这样使得软件开发更有效率。

一、面向过程概念

面向过程是一种以过程为中心的编程思想，面向过程编程是基于“冯·诺依曼”模型的。在这种模型中，程序与变量一起存储，程序中包含一系列指令，并把这些指令以函数的方式组织起来。

特性

自顶向下、逐步求精、模块化

优点

性能比面向对象高，因为类调用需要实例化，开销比较大，比较消耗资源。

如单片机、嵌入式开发、Linux/Unix等一般采用面向过程开发，因为在它们看来性能是最重要的因素。

缺点

没有面向对象易维护、易复用、易扩展

（按照面向过程的思想，在解决问题时，各函数之间是为了这个问题服务；而面向对象的思想，则是站在提出问题的主体的角度去解决问题，可将解决这一具体问题的步骤，抽象为解决这一类问题的方法，以后再遇到类似的问题，可以复用解决思路）

二、面向对象概念

面向对象是按人们认识客观世界的系统思维方式，采用基于对象（实体）的概念建立模型，模拟客观世界分析、设计、实现软件的方法。通过面向对象的理念，将计算机软件系统能与现实世界中的系统一一对应。

特性

封装、继承、多态、抽象

优点

易维护、易复用、易扩展（在解释面向过程的缺点是有对面向对象的优点进行解释）

缺点

性能比面向过程低（同上）

、Java语言是简单的。Java语言的语法与C语言和C++语言很接近，使得大多数程序员很容易学习和使用Java。另一方面，Java丢弃了C++ 中很少使用的、很难理解的、令人迷惑的那些特性，如 *** 作符重载、多继承、自动的强制类型转换。特别地，Java语言不使用指针，并提供了自动的废料收集，使得程序员不必为内存管理而担忧。

2、Java语言是一个面向对象的。Java语言提供类、接口和继承等原语，为了简单起见，只支持类之间的单继承，但支持接口之间的多继承，并支持类与接口之间的实现机制（关键字为implements）。Java语言全面支持动态绑定，而C++ 语言只对虚函数使用动态绑定。总之，Java语言是一个纯的面向对象程序设计语言。

　3、Java语言是分布式的。Java语言支持Internet应用的开发，在基本的Java应用编程接口中有一个网络应用编程接口（javanet），它提供了用于网络应用编程的类库，包括URL、URLConnection、Socket、 ServerSocket等。Java的RMI(远程方法激活)机制也是开发分布式应用的重要手段。

　4、Java语言是健壮的。Java的强类型机制、异常处理、废料的自动收集等是Java程序健壮性的重要保证。对指针的丢弃是Java的明智选择。Java的安全检查机制使得Java更具健壮性。

　5、Java语言是安全的。Java通常被用在网络环境中，为此，Java提供了一个安全机制以防恶意代码的攻击。除了Java语言具有的许多安全特性以外，Java对通过网络下载的类具有一个安全防范机制（类ClassLoader），如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查，并提供安全管理机制（类SecurityManager）让Java应用设置安全哨兵。

6、Java语言是体系结构中立的。Java程序（后缀为java的文件）在Java平台上被编译为体系结构中立的字节码格式（后缀为class的文件）, 然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。这种途径适合于异构的网络环境和软件的分发。

　7、Java语言是可移植的。这种可移植性来源于体系结构中立性，另外，Java还严格规定了各个基本数据类型的长度。Java系统本身也具有很强的可移植性，Java编译器是用Java实现的，Java的运行环境是用ANSI C实现的。

　8、Java语言是解释型的。如前所述，Java程序在Java平台上被编译为字节码格式， 然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。在运行时，Java平台中的Java解释器对这些字节码进行解释执行，执行过程中需要的类在联接阶段被载入到运行环境中。

　9、Java是高性能的。与那些解释型的高级脚本语言相比，Java的确是高性能的。事实上，Java的运行速度随着JIT(Just-In-Time)编译器技术的发展越来越接近于C++。

　10、Java语言是多线程的。在Java语言中，线程是一种特殊的对象，它必须由Thread类或其子（孙）类来创建。通常有两种方法来创建线程：其一，使用型构为Thread(Runnable) 的构造子将一个实现了Runnable接口的对象包装成一个线程，其二，从Thread类派生出子类并重写run方法，使用该子类创建的对象即为线程。值得注意的是Thread类已经实现了Runnable接口，因此，任何一个线程均有它的run方法，而run方法中包含了线程所要运行的代码。线程的活动由一组方法来控制。 Java语言支持多个线程的同时执行，并提供多线程之间的同步机制（关键字为synchronized）。

　11、Java语言是动态的。Java语言的设计目标之一是适应于动态变化的环境。Java程序需要的类能够动态地被载入到运行环境，也可以通过网络来载入所需要的类。这也有利于软件的升级。另外，Java中的类有一个运行时刻的表示，能进行运行时刻的类型检查。

面向过程就是分析出解决问题所需要的步骤，然后用函数把这些步骤一步一步实现，使用的时候一个一个依次调用就可以了。

面向对象是把构成问题事务分解成各个对象，建立对象的目的不是为了完成一个步骤，而是为了描叙某个事物在整个解决问题的步骤中的行为。

例如五子棋，面向过程的设计思路就是首先分析问题的步骤：1、开始游戏，2、黑子先走，3、绘制画面，4、判断输赢，5、轮到白子，6、绘制画面，7、判断输赢，8、返回步骤2，9、输出最后结果。把上面每个步骤用分别的函数来实现，问题就解决了。

而面向对象的设计则是从另外的思路来解决问题。整个五子棋可以分为 1、黑白双方，这两方的行为是一模一样的，2、棋盘系统，负责绘制画面，3、规则系统，负责判定诸如犯规、输赢等。第一类对象（玩家对象）负责接受用户输入，并告知第二类对象（棋盘对象）棋子布局的变化，棋盘对象接收到了棋子的i变化就要负责在屏幕上面显示出这种变化，同时利用第三类对象（规则系统）来对棋局进行判定。

可以明显地看出，面向对象是以功能来划分问题，而不是步骤。同样是绘制棋局，这样的行为在面向过程的设计中分散在了总多步骤中，很可能出现不同的绘制版本，因为通常设计人员会考虑到实际情况进行各种各样的简化。而面向对象的设计中，绘图只可能在棋盘对象中出现，从而保证了绘图的统一。

功能上的统一保证了面向对象设计的可扩展性。比如我要加入悔棋的功能，如果要改动面向过程的设计，那么从输入到判断到显示这一连串的步骤都要改动，甚至步骤之间的循序都要进行大规模调整。如果是面向对象的话，只用改动棋盘对象就行了，棋盘系统保存了黑白双方的棋谱，简单回溯就可以了，而显示和规则判断则不用顾及，同时整个对对象功能的调用顺序都没有变化，改动只是局部的。

再比如我要把这个五子棋游戏改为围棋游戏，如果你是面向过程设计，那么五子棋的规则就分布在了你的程序的每一个角落，要改动还不如重写。但是如果你当初就是面向对象的设计，那么你只用改动规则对象就可以了，五子棋和围棋的区别不就是规则吗？（当然棋盘大小好像也不一样，但是你会觉得这是一个难题吗？直接在棋盘对象中进行一番小改动就可以了。）而下棋的大致步骤从面向对象的角度来看没有任何变化。

当然，要达到改动只是局部的需要设计的人有足够的经验，使用对象不能保证你的程序就是面向对象，初学者或者很蹩脚的程序员很可能以面向对象之虚而行面向过程之实，这样设计出来的所谓面向对象的程序很难有良好的可移植性和可扩展性。

结构化程序设计（structured programming）是进行以模块功能和处理过程设计为主的详细设计的基本原则。其概念最早由EWDijikstra在1965年提出的。是软件发展的一个重要的里程碑，它的主要观点是采用自顶向下、逐步求精的程序设计方法；使用三种基本控制结构构造程序，任何程序都可由顺序、选择、重复三种基本控制结构构造 。

详细描述处理过程常用三种工具：图形、表格和语言。

图形：程序流程图、N-S图、PAD图

表格：判定表

语言：过程设计语言（PDL）

结构化程序设计的概念是尼克劳斯�6�1沃思Niklaus Wirth在60年代末提出的，其实质是控制编程中的复杂性。结构化程序设计曾被称为软件发展中的第三个里程碑。该方法的要点是：

（1） 没有GOTO语句；//在有资料里面说可以用，但要谨慎严格控制GOTO语句，仅在下列情形才可使用：

·用一个非结构化的程序设计语言去实现一个结构化的构造。

·在某种可以改善而不是损害程序可读性的情况下。

（2） 一个入口，一个出口；

（3） 自顶向下、逐步求精的分解；

（4） 主程序员组。

其中（1）、（2）是解决程序结构规范化问题；（3）是解决将大划小，将难化简的求解方法问题；（4）是解决软件开发的人员组织结构问题。 所谓面向对象的程序设计，就是把面向对象的思想应用到软件工程中，并指导开发维护软件。

对象是由数据和容许的 *** 作组成的封装体，所谓面向对象，就是基于对象的概念，以对象为中心，类和继承为构造机制，认识了解刻画客观世界以及开发出相应的软件系统。

面向对象的程序设计（OOP）并不是刚刚提出来的，主要是由于C++和Java这类语言的传播，OOP最近才显得越来越重要了。为什么面向对象的设计如此流行呢？从理论上讲，用面向对象的语言可以处理任何其他计算机语言所能完成的事情。然而当建立基于智能体的模型时，OOP对于开始的程序员和后来的程序读者都表现出了很大的优势。

面向对象的程序设计特点

1编程模型

所有计算机均由两种元素组成:代码和数据精确的说,有些程序是围绕着"什么正在发生"而编写,有些则是围绕"谁正在受影响"而编写的

第一种编程方式叫做"面向过程的模型",按这种模型编写的程序以一系列的线性步骤(代码)为特征,可被理解为作用于数据的代码如 C 等过程化语言

第二种编程方式叫做"面向对象的模型",按这种模型编写的程序围绕着程序的数据(对象)和针对该对象而严格定义的接口来组织程序,它的特点是数据控制代码的访问通过把控制权转移到数据上,面向对象的模型在组织方式上有:抽象,封装,继承和多态的好处

2抽象

面向对象程序设计的基本要素是抽象,程序员通过抽象来管理复杂性

管理抽象的有效方法是使用层次式的分类特性,这种方法允许用户根据物理含义分解一个复杂的系统,把它划分成更容易管理的块例如,一个计算机系统是一个独立的对象而在计算机系统内部由几个子系统组成:显示器,键盘,硬盘驱动器,DVD-ROM,软盘,音响等,这些子系统每个又由专门的部件组成关键是需要使用层次抽象来管理计算机系统(或其他任何复杂系统)的复杂性

面向对象程序设计的本质:这些抽象的对象可以被看作具体的实体,这些实体对用来告诉我们作什么的消息进行响应

/ (我的理解)

计算机是一个实体,我要输入字符,显示器显示出来,那么

计算机(对象)输入(键盘属性)显示(显示方法)

使用分层来引用, *** 作而不用管计算机内部如何处理

只要有计算机对象,它就能响应我的 *** 作,而我敲键盘,

计算机对象就把这个消息传给屏幕,屏幕显示

/

计算机对象包含了它所有的属性,以及 *** 作,这就是面向对象程序设计的三大原则之一:封装

3封装

封装是一种把代码和代码所 *** 作的数据捆绑在一起,使这两者不受外界干扰和误用的机制封装可被理解为一种用做保护的包装器,以防止代码和数据被包装器外部所定义的其他代码任意访问对包装器内部代码与数据的访问通过一个明确定义的接口来控制封装代码的好处是每个人都知道怎样访问代码,进而无需考虑实现细节就能直接使用它,同时不用担心不可预料的副作用

在JAVA中,最基本的封装单元是类,一个类定义着将由一组对象所共享的行为(数据和代码)一个类的每个对象均包含它所定义的结构与行为,这些对象就好象是一个模子铸造出来的所以对象也叫做类的实例

在定义一个类时,需要指定构成该类的代码与数据特别是,类所定义的对象叫做成员变量或实例变量 *** 作数据的代码叫做成员方法方法定义怎样使用成员变量,这意味着类的行为和接口要由 *** 作实例数据的方法来定义

由于类的用途是封装复杂性,所以类的内部有隐藏实现复杂性的机制所以JAVA中提供了私有和公有的访问模式,类的公有接口代表外部的用户应该知道或可以知道的每件东西私有的方法数据只能通过该类的成员代码来访问这就可以确保不会发生不希望的事情

4继承

继承是指一个对象从另一个对象中获得属性的过程是面向对象程序设计的三大原则之二,它支持按层次分类的概念例如,波斯猫是猫的一种,猫又是哺乳动物的一种,哺乳动物又是动物的一种如果不使用层次的概念,每个对象需要明确定义各自的全部特征通过层次分类方式,一个对象只需要在它的类中定义是它成为唯一的 各个属性,然后从父类中继承它的通用属性因此,正是由于继承机制,才使得一个对象可以成为一个通用类的一个特定实例一个深度继承的子类将继承它在类层次中的每个祖先的所有属性

继承与封装可以互相作用如果一个给定的类封装了某些属性,它的任何子类将会含有同样得属性,另加各个子类所有得属性这是面向对象程序在复杂性上呈线性而非几何增长的一个重要概念新的子类继承其所有祖先的所有属性子类和系统中的其他代码不会产生无法预料的交互作用

5多态

多态是指一个方法只能有一个名称,但可以有许多形态,也就是程序中可以定义多个同名的方法,用"一个接口,多个方法"来描述可以通过方法的参数和类型引用

6封装,继承,多态的组合使用

在由封装，继承,多态所组成的环境中,程序员可以编写出比面向过程模型更健壮,更具扩展性的程序经过仔细设计的类层次结构是重用代码的基础封装能让程序员不必修改公有接口的代码即可实现程序的移植多态能使程序员开发出简洁,易懂,易修改的代码例如:汽车

从继承的角度看,驾驶员都依靠继承性来驾驶不同类型(子类)的汽车,无论这辆车是轿车还是卡车,是奔驰牌还是菲亚特牌,驾驶员都能找到方向盘,手刹,换档器经过一段时间驾驶后,都能知道手动档与自动档之间的差别,因为他们实际上都知道这两者的共同超类:传动装置

从封装的角度看,驾驶员总是看到封装好的特性刹车隐藏了许多复杂性,其外观如此简单,用脚就能 *** 作它发动机,手刹,轮胎大小的实现对与刹车类的定义没有影响

从多态的角度看,刹车系统有正锁反锁之分,驾驶员只用脚踩刹车停车,同样的接口可以用来控制若干种不同的实现(正锁或反锁)

这样各个独立的构件才被转换为汽车这个对象的同样,通过使用面向对象的设计原则,程序员可以把一个复杂程序的各个构件组合在一起,形成一个一致,健壮,可维护的程序

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