編程思想（一）：面向對象思想及衍生特性

1、爲什麼要使用面向對象的思想進行程序設計？

a、好處：使用面向對象能讓開發變得更簡單高效，易於維護。
b、難點：

如何設計可重用的類是開發過程中的難點，且最耗費時間精力，當然這是核心編程人員的工作內容。
如果你只想成爲一個普通的碼農，而不是真正意義上的程序員，你只需要關注，如何調用這些類，並熟練使用即可

2、面向對象思想的起源

早期將所有問題抽象爲算法，現在將問題的元素抽象爲項目的多個對象，多個對象之間進行組合，靈活地解決實際問題。從某種層面上來說，面向對象的思想，是一種更好的語言抽象方法。所有的編程語言，最終目的是提供一種抽象方法。

a、現實問題：我們設計程序，就是通過計算機技術模擬現實，解決項目的業務邏輯，從而創造價值。

b、技術方案
一種是調用現有接口、類，創建對象，並通過邏輯思維，在計算機中實現對現實的模擬。
另一種則是，自己寫接口、類，實現業務功能。當然，最常見的情況是兩者皆有。調用常用接口，自定義特殊接口（類）

c、必修：若僅僅是調用現有接口實現業務功能，那麼必修課就是要熟悉有哪些類可供調用，每個類都有哪些方法

d、重點
若需要自己寫類來實現業務功能，那麼就意味着我們需要使用面向對象的思想，通過生活經驗、業務場景以及洞察力，從現實中抽象出我們需要使用的對象，每個對象都能存儲特徵(變量)、行爲(方法)。

抽象的能力決定了解決問題的複雜程度，抽象的能力取決於兩個，一個是抽象的種類（對什麼進行抽象），一個是抽象的質量。

e、例如：類是對大量對象的抽象，機器語言抽象出彙編語言，彙編語言抽象出高級語言。

f、編程的挑戰/面向對象的最大挑戰：準確地爲實際要解決的問題模型與機器模型創造聯繫，且是一一對應的映射關係。

3、關於對象：特徵+行爲

a、所有東西都是對象，對象存儲着數據，可要求對象對自身進行操作
b、可以從要解決的問題中抽取出所有概念組件，這些概念組件組合成一個對象。
c、程序是一大堆對象的組合，每個對象都有自己的空間，可以容納其他對象。
d、每個對象都有對應的類型，都是一個類的實例。
e、每個對象僅能接受特定的請求（命令/方法），我們向對象發出的請求是通過它的接口（類）定義的，對象的類規定了它的接口形式。所以，我們常常提到的接口可以指：類、也可以指某個方法。

4、面向對象的深入

     從面向對象思想，到將實際問題模型轉化成機器模型需要抽象的能力，從早期的算法抽象思維演變爲面向對象的抽象思維。從現實問題模型中抽象出類/接口，再到類的創建與調用。類的創建包含兩部分，成員變量與成員函數。類的建立直接實現了類的重用性。類的重用性是面向對象的一個重要特性。以上談的內容都是都是一個類的組成、設計、創建、使用。現在，我們談談不同類之間的繼承性。類的繼承性也是面向對象的一個重要特性。

a、類的設計：想設計好的類，必須要有豐富的經驗、對業務場景十分熟悉、以及深刻的洞察力（觀察與深入的思考）

b、類的創建：類創建者可以使用權限修飾符對類進行權限管理。
那麼爲什麼需要對類進行權限管理？關於隱藏的實現的設計.因爲，類的創建者提供接口的同時，要避免被類的調用者篡改，若類代碼被篡改，那麼該接口的其他調用者也會受此影響.因此，常常將成員變量隱藏（private），僅提供成員方法的接口（public）。private爲類的創建者和調用者之間，豎起一道屏障。
權限修飾符：public、protected、default（friendly封裝）、private，public意味着對不同包也是開放的，B包中的類訪問A包中的類相當於客戶端，也就是調用者
類的結構範圍：類內部、類外部（同一個包）、父子類、不同包

c、類的調用：類調用者有權使用該類/接口，但無法接觸和修改細節。

d、類的繼承
1、繼承extends使得子類複製了父類的接口；
2、基礎類（父類）與衍生類（子類）有相同的類型。衍生類有基礎類的接口，基礎類沒有衍生類的接口

5、abstract抽象類與interface接口

a、爲什麼會有抽象類？
      設計程序時，我們希望基礎類只爲衍生類提供接口。因此，用abstract解決這個問題。抽象類就像一個導師，它有強大的理論基礎，但實踐能力不強。導師希望能將自己的知識傳遞下去，但是不希望自己的弟子照搬照套自己的方法。因此，使用abstract關鍵字修飾類，這樣可以防止弟子創建對象（創建抽象類時，編譯器會提示），並直接套用自己的方法。這樣弟子extends導師的方法，但是具體怎麼實現方法，還是靠弟子自己。抽象類和接口就像一個導航，它會告訴你該去什麼方向，但是怎麼走，還是靠你自己。
      另外，抽象方法只能在抽象類中創建。

b、interface接口
      接口延伸了抽象類的概念，它完全禁止所有函數的定義。接口與接口之間是支持多繼承的。

6、對象的存在時間

如何控制對象的存在時間？
a、c++：可以指定在什麼時候銷燬對象，但是前提是我們要知道對象的類型、數量、存在時間。這種方法的優點是可以在對象使用後就銷燬，節省內存空間，提升運行速度，缺點是不夠靈活，要設定每個對象在什麼時候銷燬，開發進度較長。
b、動態地創建和銷燬對象：使用垃圾回收器進行銷燬對象。通常使用new命令爲對象的創建，申請分配內存。內存的分配方式有以下兩種。
內存的靜態分配方式：分配的內存大小、壽命在編譯器就都已確定。
內存的動態分配方式：分配的內存大小、壽命都不確定，例如，內存池就是使用一種動態分配方式。
內存池：內存池也叫內存堆，在運行期，採用動態的方式申請分配內存，由於分配的內存大小不定，因此，在內存分配不夠的時候，就會繼續申請。若頻繁使用內存池，會造成內存碎片（外部碎片），從而降低性能。
內存碎片：分爲內部碎片和外部碎片。內存碎片從本質上來看，就是被佔用，但不被真正使用的內存空間。
內部碎片：申請內存時，必須申請4、8、16的倍數的內存空間，若此時你需要7個字節大小的內存空間，實際申請的是8個字節的內存空間。這樣就有1個字節的內存空間碎片。
外部碎片：申請內存時，是按照內存的地址值的順序進行申請。例如前20個地址值都被使用了，且有一個內存大小爲4個字節的空間剛剛被釋放，但是之後創建對象時，若都是申請大於4個字節的空間，那麼這個被釋放的空間一直處於不能被再次使用的狀態。這個空間就是內存(外部)碎片