Объектно-ориентированное программирование

редактировать
Парадигма программирования, основанная концепция объектов

Объектно-ориентированное программирование (ООП ) представляет собой парадигму программирования , основанные на концепции «объектов », которые содержат данные и код: данные в виде полей (часто называемые атрибутами или свойствами) и код в форме процедур (часто называемые методы ).

Особенность объектов представляет собой то, что собственные объекты имеют понятие это или self). В ООП компьютерные программы путем их взаимодействия из друг с другом объектов. ООП-языки разнообразны, но наиболее популярными из них являются классы, что объекты представляют собой экземпляры классов, которые также определяют их типы.

Многие из наиболее широко используемых языков программирования (например, C ++, Java, Python и т. Д.) являются мультипарадигмальными и объектно-ориентированное программирование в большей или меньшей степени, обычно в сочетании с императив, процедурное программирование. Важные объектно-ориентированные языки включают: (порядок списков на основе индекс TIOBE ) Java, C ++, C#, Python, R, PHP, Visual Basic.NET, JavaScript, Ruby, Perl, Object Pascal, Objective-C, Dart, Swift, Scala, Kotlin, Common Lisp, MATLAB и Smalltalk.

Содержание

  • 1 Функции
    • 1.1 Совместно с языками-предшественниками, не являющимися ООП
    • 1.2 Объекты и классы
    • 1.3 На основе классов и на основе прототипов
    • 1.4 Динамическая отправка / передача сообщений
    • 1.5 Инкапсуляция
    • 1.6 Состав, наследование и делегирование
    • 1.7 Полиморфизм
    • 1.8 Открытая рекурсия
  • 2 История
  • 3 языка ООП
    • 3.1 ООП в динамических языках
    • 3.2 ООП в сетевом протоколе
  • 4 Шаблоны проектирования
    • 4.1 Наследование и поведенческие подтипы
    • 4.2 Группа четырех шаблонов проектирования
    • 4.3 Объе ктная ориентация и базы данных
    • 4.4 Моделирование в реальном мире и отношения
    • 4.5 ООП и поток управления
    • 4.6 Ответственность и проектирование, управляемое данные
    • 4.7 Рекомендации по SOLID и GRASP
  • 5 Критика
  • 6 Формальная семантика
  • 7 См. также
    • 7.1 Системы
    • 7.2 Моделирование языков
  • 8 Ссылки
  • 9 Дополнительная литература
  • 10 Внешние ссылки

Возможности

В объектно-ориентированном программировании используются объекты, но не все связанные методы и структуры поддерживаются на языках, заявленных о поддержке ООП. Перечисленные ниже функции являются общими для языков, которые считаются строго классовыми и объектно-ориентированными (или мультипарадигмой с поддержкой ООП), с указанными заметными исключениями.

Совместно с не-ООП языков-предшественников

Поддержка модульного программирования обеспечивает возможность группировать процедуры в файлы и модули для организационных целей. Модули имеют пространство имен , используемые в одном модуле не могут быть несовместимы с другим именем, имеющим то же самое в файле или модуле.

Объекты и классы

Языки, поддерживающие объектно-ориентированное программирование (ООП), обычно используют наследование для повторного использования кода и расширяемости в форме классов или прототипы. Те, которые используют классы, две основные концепции:

  • Классы - классы формата данных и используемых процедур для данного типа или класса объекта; могут также содержать сами данные и процедуры (известные как методы класса), т.е. классы содержат элементы и функции-члены
  • Объекты - экземпляры классов

Объекты иногда соответствуют вещам, обнаруживаемым в реальном мире. Например, графическая программа может иметь такие объекты, как «круг», «квадрат», «меню». В системе покупок в Интернете могут быть такие объекты, как «корзина», «клиент» и «продукт». Некоторые объекты предоставляют собой более абстрактные сущности, такие как объект, представляющий открытый файл, или объект, который предоставляет услугу перевода из принятых в США в метрики параметров.

Объектно-ориентированное программирование - это больше, чем просто классы и объекты; это целая парадигма программирования, основанная на [sic] объектах (структурах данных), которые содержат поля данных и методы. Это необходимо понимать; использование классов для организации группы несвязанных методов вместе не является объектной ориентацией.

Джунаде Али, Освоение шаблонов проектирования PHP

Каждый объект считается экземпляром определенного класса (например, объект с полем имени, установленным на «Мэри», может быть экземпляром класса Employee). Процедуры в объектно-ориентированном программировании известны как методы ; переменные поля также известны как , элементы, атрибуты или свойства. Это приводит к следующим условиям:

  • Переменные класса - принадлежат классу в целом; есть только одна копия каждой
  • чисел экземпляра или атрибутов - данных, принадлежащих объектам; каждый объект имеет свою собственную копию каждой
  • числа-членов - относится как к переменным классом, так и к переменным экземплярам, ​​которые конкретным классом
  • Методы класса - принадлежат классу в целом и имеют только к переменным классам и входам из процедур
  • Методы экземпляра - принадлежат к объектам и имеют доступ к переменным экземплярам для конкретного объекта, для которого они вызываются, входы и переменные класса

Объекты доступны как переменные со сложной внутренней структурой, и во многих языках являются указателями, служащими факими ссылками на единственный экземпляр объекта памяти в куче или стеке. Они обеспечивают уровень абстракции , который можно использовать для отделения внутреннего кода от внешнего. Внешний код может использовать объект метода вызова определенного экземпляра метода с определенным набором входных параметров, чтения экземпляра или записи в переменную экземпляра. Объекты вызова вызова специального типа в классе, известный как конструктор . Программа может создать множество экземпляров одного и того же класса, которые работают независимо. Это простой способ использования одних и тех же процедур для разных наборов данных.

Объектно-ориентированное программирование, использующее, иногда называют программирование на основе классов, в то время как программирование на основе прототипов обычно не использует классы. Используется другая терминология.

На некоторых языках классы и объекты могут быть составлены с использованием других концепций, таких как черты и миксины.

на основе классов и на основе прототипов

В языках на основе классов классы определения заранее, и объекты на основе классов. Если два объекта яблок - и апельсин - созданный из класса Fruit, они по своей сути являются фруктами, и вы гарантированно сможете работать с ними таким же образом; например, программист может ожидать существования таких же атрибутов, как цвет, sugar_content или is_ripe.

В языках на основе прототипов объекты являются первичными сущностями. Никаких классов даже не существует. Прототип объекта - это просто еще один объект, с которым он связан. У каждого объекта есть одна ссылка на прототип (и только одна). Новые объекты могут быть созданы на основе уже используемых объектов, выбранных в качестве их прототипа. Вы можете назвать два разных объекта яблоком и апельсином фруктом, если объект фрукт существует, а яблоко и апельсин имеют фрукт в качестве своего прототипа. Идея класса существует не в явном виде, а как класс эквивалентности объектов, имеющих один и тот же прототип. Атрибуты и методы прототипа представлены всем объектам класса эквивалентности, определенному этим прототипом. Атрибуты и методы, наука владеет индивидуально объект, не одна наука Введение объектами того же класса эквивалентности; например в яблоке может неожиданно отсутствовать атрибут sugar_content. Только одинарное наследование может быть реализовано через прототип.

Динамическая отправка / передача сообщений

Выбор процедурного кода для выполнения в ответ на метод - это ответственность объекта, а не кода внешнего метода, обычно путем поиска метода. во время выполнения в таблице, с объектами. Эта функция известна как динамическая отправка и отличает объект от абстрактного типа данных (или модуля), который имеет фиксированную (статическую) функцию операций для всех экземпляров. Если вариативность вызова зависит от более чем одного типа объекта, для которого он вызывается (то есть, по крайней мере, один другой объект участвует в выборе метода), о множественной отправке.

Вызов метода - это также известно как передача сообщений. Он концептуализирован как сообщение (имя метода и его входные параметры), передаваемое объекту для отправки.

Инкапсуляция

Инкапсуляция - это концепция объектно-ориентированного программирования, которая связывает вместе данные и функции, которые манипулируют данными, которые защищают как от внешнего вмешательства, так и от неправильного использования. Инкапсуляция данных привела к речи ООП сокрытия данных.

Если класс не разрешает вызывающему коду доступ к внутренним данным объекта и разрешает доступ только через методы, это сильная форма абстракции или сокрытия информации, известная как инкапсуляция. Некоторые языки (например, Java) позволяют классам явно использовать ограничения доступа, например, обозначенные внутренние данные с помощью ключевого слова privateи определяя методы, предназначенные для использования кодом вне класса с помощью publicопределенного слово. Также могут быть разработаны методы общедоступного, частного или промежуточного уровня, такие как защищенный(который разрешает доступ из того же класса и его подклассов, не объектов другого класса). На других языках (например, Python) это применяется только по соглашению (например, закрытыеметоды могут иметь имена, начинающиеся с символами подчеркивания ). Инкапсуляция предотвращает взаимодействие с внутренней работой объекта. Это облегчает рефакторинг кода, например, позволяя автору класса улучшить то, как объекты этого класса предоставляют свои данные внутри, без изменений какого-либо внешнего кода (при условии, что вызовы «общедоступных» методов работают одинаково). Это также побуждает программистов помещать весь код, связанный с определенным набором данных, в один и тот же класс, который упорядочивает его для облегчения понимания другими программистами. Инкапсуляция - это метод, который содержит разделение.

Состав, наследование и делегирование

Объекты могут содержать другие объекты в своих числах экземпляра; это известно как композиция объекта. Например, объект в классе Сотрудник может содержать (напрямую или через указатель) объект в классе Адрес в дополнение к своим переменным экземплярам, ​​таким как «имя» и «должность». Композиция объектов используется для представления отношений типа «есть-а»: у каждого объекта есть доступ к объекту, поэтому каждый сотрудник имеет доступ к месту хранения объекта Address (либо непосредственно в отдельном месте, либо в отдельном месте, либо через указатель).

Языки, поддерживающие классы, почти всегда наследование. Это позволяет классам быть организованной в иерархию, представляет отношения типа «есть тип». Например, класс Сотрудник может быть унаследован от класса Person. Все данные и методы, доступные для родительского класса, также появляются в дочернем классе с такими же именами. Например, класс Человек может определять переменные first_name и last_name с помощью метода make_full_name (). Они также будут работать в классе Сотрудник, который может добавить переменные «должность» и «зарплата». Этот метод позволяет легко использовать одни и те же процедуры и определения данных в дополнение к своему интуитивному отображению реальных отношений. Вместо того, чтобы использовать объекты базы данных и подпрограммы программирования, разработчик использует объекты, с которыми пользователь может быть более знаком: объекты из своей области приложения.

Подклассы переопределять методы, могут суперклассами. Множественное наследование разрешено на некоторых языках, хотя это может усложнить разрешение переопределений. Некоторые языки имеют специальную поддержку для примесей, хотя на любом языке с множественным наследованием примесь - это просто класс, который не представляет отношения типа "есть тип". Миксины обычно используются для добавления одних и тех же методов к нескольким классам. Например, класс UnicodeConversionMixin может использовать метод unicode_to_ascii () при включении в класс FileReader и класс WebPageScraper, которые не имеют общего родителя.

Абстрактные классы не могут быть преобразованы в объекты; они используются только с целью наследования другими «конкретным» классам. В Java использовать слово final можетговор для предотвращения разделения класса на подклассы.

Доктрина композиция по сравнению с наследованием защищает вызовы типа «есть-а» с использованием композиции вместо наследования. Например, вместо наследования от класса Person класс Сотрудник может предоставить каждому объекту Сотрудник внутренний объект Person, который затем имеет возможность скрыть от внешнего кода, даже если класс Person имеет много общедоступных атрибутов или методов. Некоторые языки, например Go, вообще не ведение наследования.

«Принцип открытого / закрытого » утверждает, что классы должны быть открыты для расширения, но закрыты для модификации ».

Делегирование - еще одна языковая функция, другая местная как альтернатива наследованию.

Полиморфизм

Подтип - форма полиморфизма - это когда вызывающий код может не зависеть от того, с каким классом в поддерживаемой иерархии он работает - родительский класс или один из его потомков. Между тем, одно и то же имя операции среди объектов в иерархии наследования может вести себя по-разному.

Например, объекты Circle и Square являются производными от общего типа класса под названием Shape. Функция Draw для каждого типа Shape реализует то, что необходимо для рисования самого себя, в то время как вызывающий код может оставаться безразличным к конкретному типу рисуемого Shape.

Это другой тип абстракции, который предлагает простой код, внешний по отношению к иерархии классов, и обеспечивает строгое разделение проблем.

Открытая рекурсия

На языках, поддерживающих открытую рекурсию, методы объекта могут вызывать другие методы для того же объекта (включая себя), обычно используемые используемые методы или ключевые слова с именем этоили self. Эта переменная с поздним связыванием ; он позволяет методу, определенному в одном классе, вызвать другой метод, который определен позже в каком-то его классе подке.

История

Нотация UML для класса. Этот класс Button имеет переменные для данных и функции. Посредством наследования подкласс может быть создан как подмножество класса Button. Объекты - это экземпляры класса.

Терминология, относящаяся к «объектм» и «ориентированному» в современном смысле объектно-ориентированного программирования, впервые появилась на MIT в конце 1950-х - начале 1960-х годов. В среде группы искусственного интеллекта еще в 1960 году «объект» мог относиться к идентифицированным элементам (LISP атомы) со свойствами (атрибутами); Алан Кей позже процитировал подробное понимание внутреннего устройства LISP как сильное влияние на его мышление в 1966 году.

Я думал об объектах, похожих на биологические клетки и / или отдельные компьютеры в сети, которые могут общаться только с помощью сообщений (так обмен сообщениями появился в самом начале - потребовалось время, чтобы увидеть, как делать обмен сообщениями на языке программирования, достаточно эффективно, чтобы быть полезным).

Алан Кей,

Еще одним ранним примером MIT был Создан Sketchpad автор Иван Сазерленд в 1960–61; В глоссарии технического отчета 1963 года, основанного на его диссертации о Sketchpad, Сазерленд определил понятия «объект» и «экземпляр» (с концепцией класса, охватываемой «хозяином» или «определением»), хотя и специализированными на графическом взаимодействии. Кроме того, версия MIT ALGOL, AED-0, установила прямую связь между структурами данных («сплетениями» на этом диалекте) и процедурами, предварительно настроив то, что позже было названо «сообщениями», «методами» и «функции-члены».

В 1962 году Кристен Найгаард инициировал проект по созданию языка моделирования в Норвежском вычислительном центре, основанный на его предыдущем использовании Моделирование Монте-Карло и его работа по концептуализации реальных систем. Оле-Йохан Даль официально присоединился к проекту, и язык программирования Simula был разработан для работы на Универсальном автоматическом компьютере (UNIVAC) 1107. Simula представила важные концепции, которые сегодня являются неотъемлемой частью объектно-ориентированного программирования, например класс и объект, наследование и динамическое связывание. Simula также была разработана с учетом программирования и безопасности данных. В целях безопасности программирования процесс обнаружения был реализован таким образом, что с помощью счетчиков ссылок последняя инстанция сборщик мусора удаляла неиспользуемые объекты в оперативной памяти (RAM). Но хотя идея объектов данных уже была создана к 1965 году, инкапсуляция данных через уровни области для переменных, таких как частные (-) и общедоступные (+), не была реализована. в Simula, потому что это потребовало бы также скрытия процедур доступа.

На ранних стадиях Simula должна была быть пакетом процедур для языка программирования ALGOL 60. Неудовлетворенные ограничениями, налагаемыми ALGOL, исследователи решили развить Simula в полноценный язык программирования, использующий компилятор UNIVAC ALGOL 60. Simula продвигалась Далем и Найгаардом в течение 1965 и 1966 годов, что привело к увеличению использования языка программирования в Швеции, Германии и Советском Союзе. В 1968 году язык стал широко доступен на компьютерах Burroughs B5500, а позже был реализован на компьютере УРАЛ-16. В 1966 году Даль и Найгаард написали компилятор Simula . Они были озабочены претворением в жизнь концепции класса записи Тони Хоара, которая была реализована в свободной форме англоязычного универсального языка моделированияSIMSCRIPT. Они остановились на обобщенной концепции со свойств класса записи и вторым уровнем префиксов. Посредством префикса процесс может ссылаться на своего предшественника и иметь дополнительные свойства. Таким образом, Simula представила иерархию классов и подклассов, а также возможность создания объектов из этих классов.

Компилятор Simula 67 был запущен для System / 360 и System/370 мэйнфреймов IBM в 1972 году. В том же году Компилятор Simula 67 был запущен бесплатно для французских и 80 мэйнфреймов . К 1974 году в Ассоциацию пользователей Simula входили члены из 23 разных стран. В начале 1975 года компилятор Simula 67 был выпущен бесплатно для семейства мэйнфреймов DECsystem-10. К августу того же года компилятор DECsystem-10 Simula 67 был установлен на 28 сайтов, 22 из которых в Северной Америке. Объектно-ориентированный язык программирования Simula использовался в основном исследователями, занимающимися физическим моделированием, например, моделями для изучения и улучшения движения судов и их содержимого через грузовые порты.

В 1970-х годах первая версия языка программирования Smalltalk была потеряна в Xerox PARC Аланом Кей, Дэном Ингаллсом и Адель Голдберг. Smaltalk-72 включал среду программирования и был динамически типизирован, и сначала был интерпретирован, а не скомпилирован. Smalltalk стал своим применением объектной ориентации на уровне языка и графической разработки. Smalltalk прошел через различные версии, и интерес к языку рос. Хотя на Smalltalk повлияли идеи, представленные в Simula 67, он разработан как полностью динамическая система, в которой классы могут создаваться и динамически изменяться.

В 1970-х годах Smalltalk оказал влияние на сообщество Лиспа для включения объектно-ориентированных методов, которые были представлены разработчикам через Lisp-машину. Эксперименты с различными расширениями Lisp (такими как LOOPS и Flavors, вводящие множественное наследование и миксины ) в конечном итоге приводят к Common Lisp Object System, который объединяет функциональное программирование и объектно-ориентированное программирование и допускает расширение через протокол метаобъектов. В 1980-х годах было несколько попыток разработки архитектуры, включающей аппаратную поддержку объектов памяти, но они не увенчались успехом. Примеры включают Intel iAPX 432 и Linn Smart Rekursiv.

. В 1981 году Голдберг отредактировал август 1981 года выпуск журнала Byte Magazine, представив Smalltalk и объектно-ориентированное программирование для более широкой аудитории. В 1986 году Ассоциация вычислительной техники организовала первую конференцию по объектно-ориентированному программированию, системам, языкам и приложениям (OOPSLA), на которую неожиданно съехалось 1000 человек. В середине 1980-х годов Objective-C был разработан Брэдом Коксом, который использовал Smalltalk в ITT Inc., и Бьярном Страуструпом, В конце концов, который использовал Simula для своей кандидатской диссертации, решил создать объектно-ориентированный C ++. В 1985 году Бертран Мейер также разработал первый дизайн языка Эйфеля. Ориентированный на качество программного обеспечения, Eiffel - это чисто объектно-ориентированный язык программирования и нотация, поддерживающая весь жизненный цикл программного обеспечения. Мейер описал метод разработки программного обеспечения Eiffel, основанный на небольшом количестве ключевых идей для разработки программного обеспечения и информатики, в Конструирование объектно-ориентированного программного обеспечения. Важнейшим фактором, нацеленным на качество в Eiffel, является механизм надежности Майера, , дизайн по контракту, который является неотъемлемой частью метода, так и языка.

График использования языков программирования TIOBE с 2002 по 2018 год. В 2000-х годах объектно-ориентированный Java (синий) и процедурный C (черный) боролся за первое место.

В начале и середине 1990-х объектно-ориентированное программирование развивалось как доминирующая парадигма, когда языки программирования, поддерживающие эти методы, широко стали доступны. К ним относятся Visual FoxPro 3.0, C ++ и Delphi. Его доминирование было усилено ростом графических пользовательских интерфейсов, которые во многом основаны на методах объектно-ориентированного программирования. Пример использования библиотеки динамического графического интерфейса и языка ООП можно найти в структурах Cocoa в Mac OS X, написанных на Objective-C, объект -ориентированное расширение динамического обмена сообщениями для C на основе Smalltalk. Наборы инструментов ООП также повысили популярность событийного программирования (хотя эта концепция не ограничивается ООП).

В ETH Zürich, Никлаус Вирт и его коллеги также исследовали такие темы, как абстракция данных и модульное программирование (хотя это было широко распространено в 1960-х годах или раньше). Modula-2 (1978) включал оба, а их последующий дизайн, Oberon, включал особый подход к объектной ориентации, классам и так далее.

Были добавлены многим ранее существовавшим языкам, включая Ada, BASIC, Fortran, Pascal и КОБОЛ. Добавление этих функций к языкам, которые были предназначены для них, часто приводило к проблемам с совместимостью и ремонтопригодностью кода.

В последнее время появился ряд языков, которые в основном объектно-ориентированы, но также совместимы с процедурной методологией. Двумя такими языками являются Python и Ruby. Вероятно, наиболее коммерчески важными недавними объектно-ориентированными языками являются Java, например Sun Microsystems, а также C # и Visual Basic.NET <493.>(VB.NET), оба разработаны для платформы Microsoft .NET. Каждая из этих двух структур по-своему демонстрирует преимущества использования ООП, создавая абстракцию от реализации. VB.NET и C # межъязыковое наследование, позволяя классам, определенным на одном языке, создавать подклассы, на другом языке.

ООП-языки

Simula (1967) обычно считается первым языком с помощью функций объектно-ориентированного языка. Он был создан для создания программного моделирования , в котором то, что стало называться объектами, было наиболее важным представлением информации. Smalltalk (1972–1980) - еще один ранний пример, на основе которого была установлена ​​большая часть теории ООП. Что касается объектной ориентации, можно сделать следующие различия:

  • Языки, называемые «чистыми» объектно-ориентированными языковыми, потому что все в них рассматриваются как объект, от примитивов, таких как символы и пунктуация, до целого класса, прототипы, блоки, и модули т. д. Они были разработаны специально для упрощения и применения объектно-ориентированных методов. Примеры: Ruby, Scala, Smalltalk, Eiffel, Emerald, JADE, Self, Raku.
  • Языки, предназначенные в основном для объектно-ориентированного программирования, но с некоторыми процедурными элементами. Примеры: Java, Python, C ++, C#, Delphi / Object Pascal, VB.NET.
  • Языки, которые исторически были процедурными. languages ​​, но были расширены некоторые функции объектно-ориентированного программирования. Примеры: PHP, Perl, Visual Basic (производный от BASIC), MATLAB, COBOL 2002, Fortran 2003, ABAP, Ada 95, Pascal.
  • Языки с большинством функций объектов (классы, методы, наследование), но в отчетливо оригинальная форма. Примеры: Оберон (Оберон-1 или Оберон-2).
  • Языки с поддержкой абстрактного типа данных, которые могут найти, чтобы напоминать ОО-программирование, но без всех функций объектной ориентации. Сюда входят объектно-ориентированные и основанные на прототипах языки. Примеры: JavaScript, Lua, Modula-2, CLU.
  • языки-хамелеоны, которые содержат несколько парадигм, включая объектно-ориентированный. Tcl выделяется их для TclOO, гибридной объектной системы, которая поддерживает как программирование на основе прототипов, так и объектно-ориентированный объект на основе классов.

ООП на динамических языках

В последние годы объектно-ориентированное программирование стало особенно популярным на языках динамического программирования. Python, PowerShell, Ruby и Groovy - это динамические языки, построенные на принципах ООП, а Perl и PHP обозреватель объектно-ориентированные функции с Perl 5 и PHP 4, а ColdFusion с версии 6.

Объектная модель документа из Документы HTML, XHTML и XML в Интернете имеют привязки к популярному языку JavaScript / ECMAScript. JavaScript, пожалуй, самый известный язык программирования на основе прототипов, который клонирование из прототипов, а не наследование от класса (отличие от программирования на основе классов ). Другой язык сценариев, использующий этот подход, - это Lua.

ООП в сетевом протоколе

Сообщения, которые передаются между компьютерами для запроса служб в среде клиент-сервер, могут быть разработаны как линеаризации определенных объектов. объектами классов, известными как клиенту, так и серверу. Например, простой линеаризованный объект может состоять из поля длины, кодовой точки, идентифицирующей класс, и значения данных. Более сложным примером может быть команда, состоящая из элементов длины и кодовой точки команды и значений, состоящая из линеаризованных параметров команды. Каждая такая команда должна быть направлена ​​сервером на объект, класс (или суперкласс) которого распознает команду и может предоставить запрошенную услугу. Клиенты и серверы лучше всего моделировать сложные объектно-ориентированные структуры. Распределенная архитектура управления данными (DDM) применила этот подход и использовала объекты класса для определения на четырех уровнях формальной иерархии:

  • Поля, определяющие значения данных, которые формируют сообщения, такие как их длина, кодовая точка и значения данных.
  • Объекты и наборы объектов, аналогичные тем, которые можно найти в программе Smalltalk для сообщений и параметров.
  • Менеджеры, подобные AS / 400 объектов, таких как каталог файлов и файлов, состоящих из метаданных и записей. Менеджер концептуально обеспечивает память и ресурсы обработки для нихся в них объектов.
  • Клиент или сервер, состоящий из всех менеджеров, необходимых для реализации полной среды обработки, поддерживающей такие аспекты, как службы каталогов, безопасности и контроля параллелизма.

Первоначальная версия DDM определяла распределенные файловые службы. Позднее он был расширен и стал базовой базой Распределение реляционных данных (DRDA).

Шаблоны проектирования

Проблемы объектно-ориентированного проектирования решаются подходами. Наиболее распространенные из них известны как шаблоны проектирования , кодифицированные Гаммой и др.. В более широком смысле термин «шаблоны проектирования » другой язык для обозначения любого общего шаблона решения часто встречающейся проблемы в разработке программного обеспечения. Некоторые из этих часто возникающих проблем имеют последствия и решения, специфичные для объектно-ориентированной разработки.

Наследование и поведенческий подтип

Интуитивно понятно предположить, что наследование создает семантическую связь «является », и, таким образом, сделать вывод об этих объектах созданные из подклассов всегда можно безопасно использовать вместо экземпляров, созданных из суперкласса. Эта интуиция, к сожалению, неверна для большинства языков ООП, особенно для всех тех, которые допускают изменяемые объекты. Полиморфизм подтипа, обеспечиваемый средством проверки типов в языках ООП (с изменяемыми объектами), не может гарантировать поведенческое выделение подтипа в любом контексте. Поведенческие подтипы вообще неразрешимы, поэтому они не могут быть реализованы программой (компилятором). Иерархии классов или объектов должны быть тщательно спроектированы с учетом возможных неправильных применений, которые не могут быть обнаружены синтаксически. Эта проблема известна как принцип замещения Лискова.

Шаблоны проектирования «Банда четырех»

Шаблоны проектирования: элементы многоразового объектно-ориентированного программного обеспечения - влиятельная книга, опубликованная в 1994 г. Эрихом Гаммой 493>, Ричард Хелм, Ральф Джонсон и Джон Влиссидес, которых часто с юмором называют «Бандой четырех». Наряду с исследованием возможностей и подводных камней объектно-ориентированного программирования в нем описываются 23 распространенные проблемы программирования и шаблоны их решения. По состоянию на апрель 2007 года книга находилась в 36-м тираже.

В книге описаны следующие шаблоны:

Объектная ориентация и базы данных

И объектно-ориентированное программирование, и системы управления реляционными базами данных (СУБД) сегодня очень распр остранены в программном бизнесе. Предлагаемые реляционные базы данных не хранят объекты напрямую (хотя некоторые СУБД имеют объектно-ориентированные функции, приближающие это), существует общая потребность в объединении двух миров. Проблема связывания доступа объектно-ориентированного программирования и шаблонов данных с реляционными базами данных известна как несоответствие объектно-реляционного импеданса. Есть несколько подходов к решению этой проблемы, но нет общего решения без недостатков. Одним из наиболее распространенных подходов является объектно-реляционное сопоставление, как на языках IDE, таких как Visual FoxPro, и в библиотеках, таких Java Data Объекты и Ruby on Rails 'ActiveRecord.

Существуют также объектные базы данных, которые можно использовать для замены СУБД, но они не были так технически и коммерчески успешны, как СУБД.

Моделирование реального мира и взаимосвязи

ООП может вызвать связывание реальных объектов и процессов с цифровыми аналогами. Однако не все согласны с тем, что ООП облегчает прямое отображение реального мира (см. Раздел Критика ) или что отображение реального мира является даже достойной целью; Бертран Мейер утверждает в Конструирование программного обеспечения объектно-ориентированного, что программа - это не модель мира, а модель некоторой части мира; «Реальность - двоюродный брат дважды удален». В то же время были отмечены некоторые ограничения ограничения ООП. Например, проблему круг-эллипс трудно найти, используя концепцию наследования в ООП.

. Однако Никлаус Вирт (который популяризировал пословицу, теперь известную как Закон Вирта : «Программное обеспечение становится медленнее быстрее, чем оборудование быстрее становится»), - сказал об ООП в своей статье «Хорошие идеи в зеркало »:« Эта система парадигма точно соответствует «в реальном мире», и поэтому она хорошо подходит для моделирования систем со сложным поведением »(контраст принцип KISS ).

Стив Йегге и другие отметили, что естественным языкам не хватает подхода ООП, который строго расставляет приоритеты (объекты / подход ) перед действиями (методы / глаголы ). Эта проблема может привести к тому, что ООП будет страдать от более запутанных решений, чем процедурное программирование.

ООП и поток управления

ООП был разработан для увеличения возможности повторного использования и ремонтопригодность кода кода. Прозрачное представление потока управления не имело приоритета и предназначалось для обработки компилятором. С чего ростом актуальности параллельного оборудования и многопоточное кодирование, разработка прозрачного потока управления становится все более высокой, трудно достичь с помощью ООП.

Дизайн, управляемая компания и данные

Дизайн, управляемая компания определяет классы в терминах контракта, то есть класс должен быть определен на основе ответственности и информации, которую он разделяет. Это показывает Вирфс-Брок и Вилкерсон с дизайном, контрастным данным, где классы вокруг структур данных, которые должны храниться. Авторы считают, что дизайн, основанный на ответственности, предпочтительнее.

Рекомендации по SOLID и GRASP

SOLID - это мнемоника, изобретенная Майклом Фезерсом, которая обозначает и поддерживает пять практик программирования:

GRASP (общие программные шаблоны распределения ответственности) - еще один набор рекомендаций, отстаиваемых Крейгом Ларманом.

Критика

Парадигма ООП подверглась критике по ряду причин, в том числе за невыполнение заявленных повторного и модульности, а также за чрезмерный акцент использования одного элемента проектирования и моделирования программного обеспечения (данные / объекты) в ущерб другим важным аспектам (вычисления / алгоритмы)..

Лука Карделли утвержден, что код ООП «по своей сути менее эффективен», чем процедурный код, что ООП может занимать больше времени для компиляции, и что ООП-языки обладают «крайне плохими характеристиками модульности в отношении расширения класса и» »Модуляции. ификация », и тенденцию быть устаревшими. Последний пункт повторяет Джо Армстронг, главный изобретатель Эрланг, который, как цитируется, сказал:

Проблема объектно-ориентированных языков в том, что у них есть все это. неявная среда, которые они носят с собой. Вы хотели банан, но получили гориллу, классую банан и целые джунгли.

Исследование Potok et al. не показана существенная разницы в производительности между ООП и процедурными подходами.

Кристофер Дж. Дэйт заявил, что критическое сравнение ООП с другими технологиями, в частности реляционными, затруднительно из-за отсутствия согласованного и строгого определения ООП; однако Дейт и Дарвен предложили теоретическую основу ООП, которая использует ООП как своего рода настраиваемую систему типов для поддержки СУБД.

. В статье Лоуренс Крубнер утверждал, что по сравнению с другими языками (LISP-диалекты, функциональные языки и т. Д.) ООП-языки не обладают уникальными сильными сильными и тяжелым бремя ненужной сложности.

Александр Степанов сравнивает объектную ориентацию неблагоприятно с универсальным программированием :

Я считаю ООП технически несостоятельным. Он пытается разложить мир на части, относящиеся к одному типу интерфейса. Чтобы справиться с настоящими проблемами, вам нужны мультисортированные алгебры - семейства интерфейсов, которые охватывают несколько типов. Я считаю ООП философски несостоятельной. Он утверждает, что все является объектом. Даже если это правда, это не очень интересно: утверждение, что все является объектом, ничего не говорит вообще.

Пол Грэм предположил, что популярность ООП в компаниих обусловлена ​​«большими (и часто меня) группами. посредственных программистов ». По словам Грэма, дисциплина, налагаемая ООП, не позволяет любому программисту «нанести слишком большой урон».

Лео Броди предположил связь между автономной природой объекта и тенденцией дублировать код в нарушение не повторяйтесь принципа разработки программного обеспечения.

Стив Йегге отметил, что в отличие от функционального программирования :

объектно-ориентированное программирование ставит существительные на первое место. Зачем вам так далеко, чтобы поставить одну часть речи на пьедестал? Почему одна концепция должна иметь приоритет над другой? Не то чтобы ООП внезапно сделало глаголы менее важными в том, как мы на самом деле думаем. Это странно перекошенная перспектива.

Рич Хики, создатель Clojure, описал объектные системы как чрезмерно упрощенные модели реального мира. Он признает неспособность ООП правильно моделировать время, что становится все более проблематичным по мере, как программные системы становятся более параллельными.

Эрик С. Реймонд, Unix программист и сторонний сторонник программного обеспечения с открытым исходным кодом критически относился к утверждениям, что объектно-ориентированное программирование рассматривается как «единственное истинное решение», и писал, что объектно- ориентированные языки программирования имеют тенденцию вызывать многослойные программы, разрушающие прозрачность. Раймонд сравнивает это с подходом, применявшимся в Unix, и язык программирования C.

Роб Пайк, программист, участвовавший в создании UTF-8 и Go, назвал объектно-ориентированное программирование «римскими цифрами вычислений» и сказал, что языки ООП часто смещают акцент с структур данных и алгоритмов на типа. Более того, он приводит пример профессора Java, чьим «идиоматическим» решением проблем было создание новых классов, а не простое использование таблицы поиска .

Формальная семантика

Объекты - это решения объекты времени выполнения в объектно-ориентированной системе. Они могут представлять человека, место, банковский счет, таблицу данных или любой элемент, с которым должна работать программа.

Было предпринято несколько попыток формализовать концепцию, использованное в объектно-ориентированном программировании. В качестве интерпретаций концепций ООП использовали следующие концепции и конструкции:

Попытки найти консенсусное определение или теорию, лежащую в основе объектов, не оказались очень успешными (однако, см. Abadi Cardelli, Теория объектов для формальных определений концепций и конструкций ООП), и часто сильно расходятся. Например, некоторые определения на умственной деятельности, а некоторые - на структурировании программ. Одно из более простых определений состоит в том, что ООП - это функция использования структур данных или массивов «карты», которые могут включать функции и указатели на другие карты, причем все с некоторой синтаксической структурой и сахаром области видимости наверху. Наследование может быть выполнено путем клонирования карт (иногда называемого «прототипированием»).

См. Также

  • значок Портал компьютерного программирования

Системы

Языки моделирования

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

В Викицитатнике есть цитаты, связанные с: Объектно-ориентированным
Викиверситет имеет учебные ресурсы по Объектно-ориентированное программирование в Тема: Объектно-ориентированное программирование
В Викиучебнике есть книга по теме: Объектно-ориентированное программирование
Последняя правка сделана 2021-06-01 07:21:56
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте