湯谷云

【摘 要】面向?qū)ο筌浖O(shè)計時，關(guān)鍵是構(gòu)建合適的類及確定各個類之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。設(shè)計模式在某種程度上來說就是引導(dǎo)創(chuàng)建合適的類，確定合理類間關(guān)系的模板。在實踐過程中，結(jié)合實際應(yīng)用，采用模式思維方式引導(dǎo)，對分析找到合適的類，選擇合理的類間關(guān)系來實現(xiàn)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計起到了非常好的效果。掌握設(shè)計模式的思想為設(shè)計出可復(fù)用易維護(hù)面向?qū)ο蟪绦蛱峁┝酥匾乃伎挤较?，對?qiáng)化面向?qū)ο笏枷?，建立合理的面向?qū)ο蟪绦蚣軜?gòu)提供了重要保證。

【關(guān)鍵詞】設(shè)計模式；面向?qū)ο螅还δ茴?；類間關(guān)系

【中圖分類號】TP311 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）02-0161-03

0 引言

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計的比較重要的思路在于設(shè)計類并確定類間的關(guān)系。面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序一般應(yīng)由多個類構(gòu)成，這多個類劃分成兩大塊，如圖1所示。

其中，主類決定了程序運行時的界面（圖形界面或字符界面），通常稱主類為用戶邏輯（或界面邏輯），而系統(tǒng)中其他非主類能完成一定的功能稱為業(yè)務(wù)邏輯，也可稱為功能類。在實踐過程中，一個軟件系統(tǒng)需要多個功能類，而多個功能類不能是一盤散沙，必須有一個合理的組織結(jié)構(gòu)才能穩(wěn)定并發(fā)揮各自的作用，這跟日常生活中各種單位部門間都有一個合理的組織結(jié)構(gòu)意義相同。因此，從功能類這一部分來說先要有一個合理的組織結(jié)構(gòu)，這就是讓各個類之間建立起一定的關(guān)系。

1 類間關(guān)系分析

確定類間的關(guān)系是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的一個難點。類的關(guān)系建立起功能類間的組織結(jié)構(gòu)，使各個類各行其職，協(xié)同工作，完成任務(wù)。類間的關(guān)系有泛化、實現(xiàn)、依賴、關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)又可以進(jìn)一步細(xì)化為聚合和組合。如果不能確定一個關(guān)系是聚合關(guān)系或者組合關(guān)系，可以把這兩種關(guān)系歸結(jié)成關(guān)聯(lián)關(guān)系；以Java為例，實現(xiàn)關(guān)聯(lián)、聚合和組合關(guān)系時，它們的語法特征都是一樣，都表現(xiàn)為一個類是另一個類的屬性。

從Java語法角度來看，關(guān)聯(lián)關(guān)系表現(xiàn)為一個類是另一個類的屬性，依賴則表現(xiàn)為一個類是另一個類中方法的局部變量或參數(shù)。確定類間的關(guān)系是關(guān)聯(lián)還是依賴有時不影響程序的執(zhí)行，甚至對程序的質(zhì)量影響也不大，這就造成了對兩種關(guān)系使用的不確定性。實際上，要準(zhǔn)確地使用這兩種關(guān)系，必須認(rèn)清關(guān)系的本質(zhì)。若干年前，中國是一個自行車的王國，大多數(shù)人都擁有屬于自己的自行車，這時人和自行車的關(guān)系可以理解成一種關(guān)聯(lián)關(guān)系，而如今共享單車的出現(xiàn)使得個人不必?fù)碛凶约旱淖孕熊?，但是在需要的時候可以使用共享自行車，用完之后共享自行車又和自己無關(guān)了，這時人和自行車的關(guān)系就可理解成依賴關(guān)系。也就是說，自行車屬于自己的，可以長期使用就是關(guān)聯(lián)關(guān)系。自行車是借來用，它不屬于自己，只能是暫時使用一下，就是一種依賴關(guān)系。

同樣從Java語法角度來看，理解泛化、實現(xiàn)關(guān)系比較容易和直接，分別用關(guān)鍵詞extends和implements完成關(guān)系的確定。與關(guān)聯(lián)和依賴類似，究竟使用泛化還是實現(xiàn)，同樣在某些時候選擇任何一種也是不影響程序質(zhì)量與執(zhí)行的，實際項目設(shè)計時也存在著一種不確定性，因此必須從語義上來理解泛化和實現(xiàn)關(guān)系。在Java中，泛化關(guān)系是一種層次的結(jié)構(gòu)，頂層往往是從Java抽象類開始的，而實現(xiàn)關(guān)系也是一種層次結(jié)構(gòu)，而它的頂層是從Java接口開始的。

上述兩圖中的實現(xiàn)關(guān)系中頂層為接口，它針對的下層類之間可以是相關(guān)的類，如圖2所示；也可以是毫不相干的類，如圖3所示；但對于泛化關(guān)系來說，下層類之間是有一定相關(guān)性的，也就是說圖2的接口IAction是可以用抽象類來替代，而圖3中的接口Ifuncation用抽象類替代演變成泛化關(guān)系是不合適的。由此可見，實現(xiàn)關(guān)系比泛化關(guān)系具有更好的擴(kuò)展性。

2 利用模式思維解決難點

在進(jìn)行面向?qū)ο筌浖O(shè)計時，其中一個難點是去發(fā)現(xiàn)合適的類。要從一個具體的應(yīng)用項目中去分析和找到合適的類，另一個難點是確定各個類之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，這些決定了一個系統(tǒng)的可復(fù)用、易維護(hù)等特性。而設(shè)計模式就是記錄面向?qū)ο筌浖脑O(shè)計經(jīng)驗，每個設(shè)計模式是針對某類問題解決方案，實際上就是引導(dǎo)如何創(chuàng)建合適的類，如何確定類間關(guān)系的模板。在軟件設(shè)計過程中，并不是每個項目都必須套用設(shè)計模式，都有合適的設(shè)計模式來解決，但在熟悉了設(shè)計模式思想并了解了一些模式后，就能運用模式思想和方法來引導(dǎo)設(shè)計，準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)合適的類，選擇合適的類間關(guān)系。以下面的實際問題為例，結(jié)合具體的設(shè)計模式進(jìn)行引導(dǎo)分析。

某高校教師指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計論文工作量的計算辦法折合標(biāo)準(zhǔn)課時Y2：

NΧW N0≤N

Y2=N0ΧW+（N-N0）ΧWΧ0.8 N01.4N0ΧW+（N-1.5N0）ΧWΧ0.5 1.5N0

public float getWorkLoad（int num，int n0）{

float y2=0.0f；

y2=num*W；

return y2；

}

}

class T2 implements TeachingLoad{

public float getWorkLoad（int num，int n0）{

float y2=0.0f；

y2=n0*W+（num-n0）*W*0.8f；

return y2；

}

}

class T3 implements TeachingLoad{

public float getWorkLoad（int num，int n0）{

float y2=0.0f；

y2=1.4f*n0*W+（num-1.5f*n0）*W*0.5f；

return y2；

}

}

class T {

TeachingLoad teacher；

int flag；//表示文科或理科

int n0；

int num；//表示實際帶的學(xué)生人數(shù)

public T（int flag，int num ）{

if（flag==0）

n0=8；

if（flag==1）

n0=6；

this.num=num；

}

public float getArithmetic（）

if（num<=n0）

teacher=new T1（）；

else if（num<=1.5f*n0）

teacher=new T2（）；

else if（num<=2*n0）

teacher=new T3（）；

return teacher.getWorkLoad（num，n0）；

}

}

從類圖中可以看出，這種設(shè)計方法滿足了軟件設(shè)計的開閉原則，TeachingLoad接口起到了穩(wěn)定系統(tǒng)的作用，實現(xiàn)了可復(fù)用，它的實現(xiàn)類T1、T2、T3滿足了不同的用戶需求，同時方便插拔操作，相互之間不受影響，實現(xiàn)了易維護(hù)。

3 總結(jié)

如果不以設(shè)計模式為引導(dǎo)，這類問題常規(guī)的解決辦法如圖5所示。

class TeachingLoad{

final int W=8；

public float getWorkLoad（int num，int n0）{

float y2=0.0f；

if（num<=n0）

y2=num*W；

else if（num<=1.5f*n0）

y2=n0*W+（num-n0）*W*0.8f；

else if（num<=2*n0）

y2=1.4f*n0*W+（num-1.5f*n0）*W*0.5f；

return y2；

}

}

這樣的架構(gòu)盡管體現(xiàn)出了一部分面向?qū)ο蟮乃悸?，但其中缺失了軟件設(shè)計的原則：如開閉原則、面向抽象、面向接口編程等。設(shè)計模式是面向?qū)ο筌浖脑O(shè)計經(jīng)驗，每個設(shè)計模式是針對某類問題解決方案，借助于設(shè)計模式，可以合理地從問題中提取合理的類，確定合適的類間關(guān)系，從而快速完成設(shè)計，是提高代碼質(zhì)量的重要途徑。需要說明的是，實際應(yīng)用中并不是每個項目都必須套用設(shè)計模式，都有合適的設(shè)計模式來解決，但在熟悉了設(shè)計模式思想并了解了一些模式后，對強(qiáng)化面向?qū)ο笏枷?，建立合理的面向?qū)ο蟪绦蚣軜?gòu)提供了思路，對提升程序的可復(fù)用易維護(hù)特性提供了重要保證。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]耿祥義.Java2實用教程[M].第5版.北京：清華大學(xué)出版社，2017.

[2]于衛(wèi)紅.Java設(shè)計模式[M].北京：清華大學(xué)出版社，

2016.

[3]王宗亮.Java程序設(shè)計任務(wù)驅(qū)動式實訓(xùn)教程一[M]. 第2版.北京：清華大學(xué)出版社，2016.