三大编程思想（POP、OOP、AOP、FOP）及oop 五大设计原则

概述

POP：面向过程编程（Procedure Oriented Programming）

OOP：面向对象编程（Object Oriented Programming）

AOP：面向切面编程（Aspect Oriented Programming）

FOP：面向函数式编程（Functional Oriented Programming）

POP

POP ：面向过程编程（Procedure Oriented Programming）：这种编程方式以功能为中心，强调通过过程（函数）来组织代码 。它适合于流程化编程，但在代码重用性方面较低

• 常见的语言有C、Pascal等。
• 采用函数作为程序的基本单元，通过函数之间的调用来实现程序的功能。
• 优点：
  • 相对简单和直观，易于理解和实现。
  • 对于简单的问题和小规模程序，面向过程编程具有高效性和执行速度优势。
  • 更加灵活，可以通过过程的组合和调用来构建更复杂的功能。
• 缺点：
  • 缺乏模块化和封装性，难以重用和维护。
  • 难以应对复杂的问题和大规模的软件开发。
  • 容易造成代码冗余和可扩展性差。
• 例子：将大象装入冰箱步骤： 打开冰箱门 ==》将大象放进冰箱 ==》关闭冰箱门。

OOP

OOP：面向对象 编程（Object Oriented Programming）：强调将数据和操作数据的函数封装在一起，形成对象。通过类和对象的概念，程序员可以更好地组织代码，提高代码的重用性和可维护性。

• 常见的语言有Java、C++、Python等。
• 以对象为中心，强调封装、继承和多态，面向对象编程强调将问题抽象成对象，并通过对象之间的交互来解决问题。
• 抽象包括两个方面：过程抽象和数据抽象
  • 过程抽象：把一个系统按功能划分成若干个子系统，进行自顶向下逐步求精的程序设计。
  • 数据抽象：以数据为中心，将数据对象、数据对象之间的关系和数据对象的基本操作封装在一起（对象）来进行描述，形成抽象数据类型ADT（Abstract Data Type）
• 封装：用户只能看见对象封装界面上的信息，对象的内部实现对用户是隐蔽的。
• 继承：类间的基本关系，它是基于层次关系的不同类共享数据和操作的一种机制
• 多态：一个类实例的相同方法在不同的情形有不同的表现形式
  • 使具有不同内部结构的对象可以共享相同的外部接口，实现了，通过一个公共类可以以相同的方式调用不同对象的不同实现。
  • 实现：重写overwrite（运行时决定）、重载overload（编译时决定）
• 这种思想使得代码更易于扩展和维护，但可能导致较高的耦合度。
• 优点：
  • 提供了更高层次的抽象和封装，使代码更易于理解和维护。
  • 支持代码的重用和模块化，提高开发效率。
  • 通过继承和多态性实现代码的灵活性和可扩展性。
• 缺点：
  • 学习曲线较陡峭，需要掌握面向对象的概念和设计原则。
  • 对于小规模和简单问题，面向对象可能带来不必要的复杂性。
  • 在某些情况下，面向对象的开销较大，执行效率可能不如面向过程。
• 例子：将大象装入冰箱步骤： 创建一个冰箱对象 ==》创建一个大象对象 ==》冰箱对象调用打开门的方法 ==》大象对象调用进入冰箱的方法 ==》冰箱对象调用关闭门的方法

AOP（OOP的补充）

AOP：面向切面编程（Aspect Oriented Programming）：AOP关注于切面，旨在降低模块之间的耦合度，简化系统的维护。它通过将横切关注点（如日志、事务等）从业务逻辑中分离出来，提高了代码的可维护性。

• 在应用程序中多个模块共同需要的功能，例如日志记录、事务管理等。
• 通过将这些关注点从核心业务逻辑中分离出来，使得代码更加模块化和可维护。
• 优点：
  • 提高了代码的可重用性和可维护性。
  • 实现了关注点的集中管理，使得业务逻辑更加清晰和简洁。
  • 降低了模块之间的耦合度，提高了系统的灵活性和可扩展性。
• 缺点：
  • 引入了额外的复杂性和学习成本。
  • 可能导致系统的运行时性能损失。
• 例子：将大象装入冰箱步骤： 创建一个日志记录的切面 ==》将日志记录切面应用到打开门的操作中 ==》将日志记录切面应用到关闭门的操作中 ==》创建一个冰箱对象 ==》创建一个大象对象 ==》冰箱对象调用打开门的方法，切面会记录日志 ==》大象对象调用进入冰箱的方法 ==》冰箱对象调用关闭门的方法，切面会记录日志

FOP

函数式编程（Functional Programming）：函数式编程强调使用纯函数和不可变数据。它关注于计算的结果而不是计算的过程，鼓励使用高阶函数和递归。常见的语言有Haskell、Scala、JavaScript等。

• 也是一种以函数为基本单位的编程思想，将程序看作是一系列函数的组合，通过对函数的调用和组合来实现程序的功能。函数式编程的核心是函数的定义和函数的调用
• 和POP的区别：
  • 函数是一种无状态的、不可变的计算单元，接受输入参数并返回结果
    • 无状态：函数内部涉及的变量都是局部变量
    • 函数执行的结果只和入参有关，与其他外部变量无关，同样的入参，无论如何执行，得到的结果都是一样的
    • 实际上：就是数学函数或者数学表达式的基本要求

oop 五大设计原则

单一职责原则 (Single-Resposibility Principle)：单一职责有2个含义，一个是避免相同的职责分散到不同的类中，另一个是避免一个类承担太多职责。减少类的耦合度，提高类的复用性

• 如果一个类承担的职责过多，那么这些职责就会相互依赖，一个职责的变化可能会影响另一个职责的履行。其实面向对象设计（OOD）的实质，就是合理地进行类的职责分配。
• 一个类或模块只负责完成一个职责

接口隔离原则 (Interface-Segregation Principle)：表明客户端不应该被强迫实现一些他们不会使用的接口，应该把胖接口中的方法分组，然后用多个接口代替它，每个接口服务于一个子模块

• 接口的调用者不应该被强迫依赖它不需要的接口
• 当某个客户程序的要求发生变化，而迫使接口发生改变时，影响到其他客户程序的可能性小。

开放-封闭原则(Open-Closed principle)：一个模块在扩展性方面应该是开放的而在更改性方面应该是封闭的。

• 对扩展性开放，对修改关闭
• open模块的行为必须是开放的、支持扩展的，而不是僵化的
• closed在对模块的功能进行扩展时，不应该影响或大规模影响已有的程序模块。
• 核心思想就是对抽象编程，而不对具体编程
• 如果说我们预测到某种变化，或者某种变化发生了，我们应当创建抽象类来隔离以后发生的同类变化。在Java中，这种抽象是指抽象基类或接口

替换原则(Liskov-Substitution Principle)：子类型必须能够替换掉他们的父类型、并出现在父类能够出现的任何地方

• 子类对象能够替换父类对象出现的任何地方，并且要保证原来的程序逻辑行为和正确性不被破坏
• 主要针对继承的设计原则
  • 在客户端程序中只应该使用父类对象而不应当直接使用子类对象，这样可以实现运行期间绑定。
• 本原则和开放封闭原则关系密切，正是子类型的可替换性，才使得使用基类型模块无需修改就可扩充

依赖倒置原则 (Dependecy-Inversion Principle)：上层模块不应该依赖于下层模块，他们共同依赖于一个抽象（父类不能依赖子类，他们都要一类抽象类），抽象不能依赖于具体，具体应该要依赖于抽象

• 高层模块不用了底层模块，二者应该通过抽象来互相依赖；抽象不依赖具体实现细节，具体实现细节依赖抽象
• 人解决问题的思考过程是先抽象后具体，从笼统到细节，所以我们先生产出的势必是抽象程度比较高的实体，而后才是更加细节化的实体，依赖倒置原则适应了人类认识过程的规律，是面向对象设计的标志所在。
• 抽象的实体代表着笼而统之的认识，人们总是比较容易正确认识它们，而且本身也是不易变的，依赖于它们是安全的。

补充：良性依赖原则。"不会在实际中造成危害的依赖关系，都是良性依赖。"通过分析不难发现，本原则的核心思想是"务实"，很好地揭示了极限编程(Extreme Programming)中"简单设计"各"重构"的理论基础。本原则可以帮助我们抵御"面向对象设计五大原则"以及设计模式的诱惑，以免陷入过度设计(Over-engineering)的尴尬境地，带来不必要的复杂性