【编程技术】面向对象的软件开发过程（OOA、OOD、OOP）

OOA (Object-Oriented Analysis – 面向对象分析)

• 目标： 理解问题域，识别系统中的核心概念、实体及其关系，建立现实世界的模型。
• 焦点： 做什么？ (What?) – 系统需要完成什么功能？系统涉及哪些“东西”？这些“东西”有什么特性？它们之间如何互动？
• 主要活动：
  • 识别对象 (Objects)： 找出问题域中存在的关键实体或概念（如：顾客、订单、商品、账户）。
  • 识别类 (Classes)： 将具有相同属性和行为的对象抽象成类（如：所有顾客都属于Customer类）。
  • 定义属性 (Attributes)： 描述对象或类的状态或特征（如：Customer类有name, address, phoneNumber等属性）。
  • 定义行为/操作 (Operations/Methods)： 描述对象能做什么（如：Customer类可以有placeOrder(), updateProfile()等方法）。
  • 识别关系 (Relationships)： 确定类/对象之间的联系，主要包括：
    • 关联 (Association)： 对象之间的一般性联系（如：Customer 拥有 Order）。
    • 聚合 (Aggregation)： “整体-部分”关系，部分可以独立于整体存在（如：Order 包含 OrderItem）。
    • 组合 (Composition)： 更强的“整体-部分”关系，部分的生命周期依赖于整体（如：Window 由 Frame和Pane组成，关闭窗口则框架和窗格也不存在）。
    • 泛化/继承 (Generalization/Inheritance)： “is-a” 关系（如：SavingsAccount 是一种 Account）。
    • 依赖 (Dependency)： 一个类的改变可能影响另一个类（如：Order 使用 PaymentProcessor）。
  • 建立用例模型 (Use Case Modeling)： 描述系统与外部参与者（用户或其他系统）的交互，定义系统的功能需求。
• 产出物： 分析模型（通常用UML图表示，如类图、用例图、活动图、状态图等）。这是一个高度抽象、独立于技术实现的模型。

OOD (Object-Oriented Design – 面向对象设计)

• 目标： 在OOA模型的基础上，将其转化为一个可行的、高效的、可实现的解决方案蓝图。关注如何构建系统以满足需求和非功能性需求（性能、可维护性、可扩展性等）。
• 焦点： 怎么做？ (How?) – 如何组织类和对象？如何实现它们的行为？如何满足约束（如数据库、用户界面、网络）？
• 主要活动：
  • 精化分析模型： 将OOA中的概念类细化为设计类，添加实现细节（如具体的数据类型、方法签名、访问权限public/private）。
  • 定义软件体系结构： 确定系统的主要子系统、组件及其交互方式（如分层架构 MVC）。
  • 设计关键机制： 设计对象如何协作完成特定任务（如对象如何创建、持久化、通信、处理错误）。
  • 接口设计： 明确定义类与类之间、模块与模块之间的接口（契约）。
  • 数据库设计： 设计如何将对象持久化到数据库（对象-关系映射 ORM）。
  • 用户界面设计： 设计用户如何与系统交互（可能涉及专门的UI设计）。
  • 应用设计原则：
    • 高内聚低耦合： 类内部功能紧密相关，类之间依赖最小化。
    • 开闭原则： 对扩展开放，对修改关闭。
    • 单一职责原则： 一个类只负责一项功能。
    • 依赖倒置原则： 依赖于抽象，而非具体实现。
    • 接口隔离原则： 使用多个专门的接口，而非一个臃肿的总接口。
    • 里氏替换原则： 子类必须能够替换其父类。
• 产出物： 设计模型（更详细的UML图，如精化的类图、序列图、组件图、部署图等）。这是一个技术解决方案模型，为编码提供蓝图。

OOP (Object-Oriented Programming – 面向对象编程)

• 目标： 使用支持面向对象范式的编程语言（如Java, C++, Python, C#），将OOD阶段产生的设计模型转化为实际可运行的软件代码。
• 焦点： 具体实现 – 用代码表达类、对象、关系和行为。
• 核心概念在代码中的体现：
  • 类 (Class)： 用class关键字定义，是创建对象的蓝图。
  • 对象 (Object)： 类的实例，通过new关键字创建。
  • 封装 (Encapsulation)： 将数据（属性/字段）和操作数据的方法绑定在一起，并通过访问修饰符（private, protected, public）控制对内部数据的访问。
  • 继承 (Inheritance)： 使用extends（Java, C#）或:（C++）等关键字，子类继承父类的属性和方法，并可以添加或覆盖（@Override）特定行为。
  • 多态 (Polymorphism)：
    • 编译时多态 (方法重载)： 同一个类中方法名相同，参数列表不同。
    • 运行时多态 (方法重写 + 向上转型/接口)： 父类引用指向子类对象，调用被重写的方法时，实际执行的是子类的方法。这是OOP最强大的特性之一。
  • 抽象 (Abstraction)： 通过抽象类（abstract class）和接口（interface）定义行为契约，隐藏具体实现细节。
• 主要活动： 编写类定义、实现方法逻辑、创建对象、管理对象间的协作和生命周期。

• OOA 理解问题世界，建立概念模型 (What?)。
• OOD 基于OOA，设计技术解决方案 (How?)。
• OOP 基于OOD，用代码实现解决方案。