ББК 32.988.02-018.1 УДК 004.43 В1 Вайсфельд М. В1 Объектно-ориентированное мышление. — СПб.: Питер, 2014. — 304 с.: ил. — (Серия «Библиотека программиста»). ISBN 978-5-496-00793-1 Объектно-ориентированное программирование — это фундамент современных языков програм- мирования, включая C++, Java, C#, Visual Basic, .NET, Ruby и Objective-C. Кроме того, объекты лежат в основе многих веб-технологий, например JavaScript, Python и PHP. Объектно-ориентированное программирование обеспечивает правильные методики проектирова- ния, переносимость кода и его повторное использование, однако для того, чтобы все это полностью понять, необходимо изменить свое мышление. Разработчики, являющиеся новичками в сфере объектно- ориентированного программирования, не должны поддаваться искушению перейти непосредственно к конкретному языку программирования (например, Objective-C, VB .NET, C++, C#, .NET или Java) или моделирования (например, UML), а вместо этого сначала уделить время освоению того, что автор книги Мэтт Вайсфельд называет объектно-ориентированным мышлением. Несмотря на то что технологии программирования изменяются и эволюционируют с годами, объектно-ориентированные концепции остаются прежними — при этом не важно, какой именно является платформа. 12+ (В соответствии с Федеральным законом от 29 декабря 2010 г. № 436-ФЗ.) ББК 32.988.02-018.1 УДК 004.43 Права на издание получены по соглашению с Addison-Wesley Longman. Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения вла- дельцев авторских прав. Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как на- дежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. ISBN 978-0321861276 англ. Copyright © 2013 by Pearson Education, Inc. ISBN 978-5-496-00793-1 © Перевод на русский язык ООО Издательство «Питер», 2014 © Издание на русском языке, оформление ООО Издательство «Питер», 2014 Краткое содержание Об авторе ..............................................................................................................13 Благодарности .....................................................................................................14 От издательства ...................................................................................................14 Введение ..............................................................................................................15 Глава 1. Введение в объектно-ориентированные концепции .................................20 Глава 2. Как мыслить объектно ..............................................................................51 Глава 3. Продвинутые объектно-ориентированные концепции ..............................67 Глава 4. Анатомия класса ......................................................................................88 Глава 5. Руководство по проектированию классов................................................100 Глава 6. Проектирование с использованием объектов .........................................117 Глава 7. Наследование и композиция ...................................................................131 Глава 8. Фреймворки и повторное использование: проектирование с применением интерфейсов и абстрактных классов ............................................153 Глава 9. Создание объектов и объектно-ориентированное проектирование ........180 Глава 10. Создание объектных моделей ...............................................................194 Глава 11. Объекты и переносимые данные: XML и JSON ......................................208 Глава 12. Постоянные объекты: сериализация, маршалинг и реляционные базы данных ..................................................................................229 Глава 13. Объекты в веб-службах, мобильных и гибридных приложениях .............246 Глава 14. Объекты и клиент-серверные приложения ............................................272 Глава 15. Шаблоны проектирования ....................................................................285 Оглавление Об авторе ..............................................................................................................13 Благодарности .....................................................................................................14 От издательства ...................................................................................................14 Введение ..............................................................................................................15 Что нового в четвертом издании .............................................................................17 Целевая аудитория ................................................................................................17 Подход, использованный в этой книге ....................................................................18 Соглашения, принятые в книге ...............................................................................19 Глава 1. Введение в объектно-ориентированные концепции .................................20 Фундаментальные концепции ................................................................................20 Объекты и унаследованные системы ......................................................................21 Процедурное программирование в сравнении с объектно-ориентированным........23 Переход с процедурной разработки на объектно-ориентированную ......................27 Процедурное программирование .....................................................................27 Объектно-ориентированное программирование ..............................................27 Что такое объект ....................................................................................................28 Данные объектов..............................................................................................28 Поведения объектов ........................................................................................28 Что такое класс ......................................................................................................32 Создание объектов ..........................................................................................33 Атрибуты ..........................................................................................................35 Методы ............................................................................................................35 Сообщения ......................................................................................................35 Использование диаграмм классов в качестве визуального средства ......................36 Инкапсуляция и скрытие данных ............................................................................36 Интерфейсы .....................................................................................................37 Реализации ......................................................................................................38 Реальный пример парадигмы «интерфейс/реализация» ..................................38 Модель парадигмы «интерфейс/реализация» ..................................................39 Наследование ........................................................................................................40 Суперклассы и подклассы ................................................................................41 Абстрагирование .............................................................................................42 Отношения «является экземпляром» ................................................................43 Полиморфизм ........................................................................................................44 Композиция ...........................................................................................................47 Абстрагирование .............................................................................................47 Отношения «содержит как часть» .....................................................................48 Резюме ..................................................................................................................48 Примеры кода, использованного в этой главе ........................................................48 Оглавление 7 Глава 2. Как мыслить объектно ..............................................................................51 Разница между интерфейсом и реализацией .........................................................52 Интерфейс .......................................................................................................54 Реализация ......................................................................................................54 Пример интерфейса/реализации .....................................................................55 Использование абстрактного мышления при проектировании классов ..................59 Обеспечение самого минимального интерфейса пользователя из возможных .......62 Определение пользователей ............................................................................63 Поведения объектов ........................................................................................64 Ограничения, налагаемые средой ....................................................................64 Определение открытых интерфейсов ...............................................................64 Определение реализации ................................................................................65 Резюме ..................................................................................................................66 Ссылки ...................................................................................................................66 Глава 3. Продвинутые объектно-ориентированные концепции ..............................67 Конструкторы .........................................................................................................67 Когда осуществляется вызов конструктора ......................................................68 Что находится внутри конструктора ..................................................................68 Конструктор по умолчанию...............................................................................68 Использование множественных конструкторов ................................................69 Перегрузка методов .........................................................................................70 Использование UML для моделирования классов ............................................71 Как сконструирован суперкласс .......................................................................73 Проектирование конструкторов .......................................................................73 Обработка ошибок .................................................................................................74 Игнорирование проблем ..................................................................................74 Проверка на предмет проблем и прерывание выполнения приложения ...........75 Проверка на предмет проблем и попытка устранить неполадки .......................75 Выбрасывание исключений ..............................................................................76 Важность области видимости .................................................................................78 Локальные атрибуты ........................................................................................78 Атрибуты объектов ...........................................................................................80 Атрибуты классов .............................................................................................82 Перегрузка операторов ..........................................................................................83 Множественное наследование ...............................................................................84 Операции с объектами ...........................................................................................85 Резюме ..................................................................................................................86 Ссылки ...................................................................................................................86 Примеры кода, использованного в этой главе ........................................................87 Глава 4. Анатомия класса ......................................................................................88 Имя класса .............................................................................................................88 Комментарии .........................................................................................................90 Атрибуты ................................................................................................................90 Конструкторы .........................................................................................................92 Методы доступа .....................................................................................................94 Методы открытых интерфейсов..............................................................................96 Методы закрытых реализаций ................................................................................97 Резюме ..................................................................................................................97 8 Оглавление Ссылки ...................................................................................................................97 Примеры кода, использованного в этой главе ........................................................98 Глава 5. Руководство по проектированию классов................................................100 Моделирование реальных систем .........................................................................100 Определение открытых интерфейсов ....................................................................101 Минимальный открытый интерфейс ................................................................101 Скрытие реализации .......................................................................................102 Проектирование надежных конструкторов (и, возможно, деструкторов) ...............103 Внедрение обработки ошибок в класс ...................................................................104 Документирование класса и использование комментариев ............................104 Создание объектов с прицелом на взаимодействие ........................................105 Проектирование с учетом повторного использования ...........................................106 Проектирование с учетом расширяемости ............................................................106 Делаем имена описательными ........................................................................106 Абстрагирование непереносимого кода ..........................................................107 Обеспечение возможности осуществлять копирование и сравнение ..............108 Сведение области видимости к минимуму ......................................................108 Класс должен отвечать за себя ........................................................................109 Проектирование с учетом сопровождаемости .......................................................111 Использование итерации в процессе разработки ...........................................111 Тестирование интерфейса ..............................................................................112 Использование постоянства объектов ...................................................................114 Резюме .................................................................................................................115 Ссылки ..................................................................................................................115 Примеры кода, использованного в этой главе .......................................................116 Глава 6. Проектирование с использованием объектов .........................................117 Руководство по проектированию ...........................................................................117 Проведение соответствующего анализа .........................................................121 Составление технического задания .................................................................121 Сбор требований ............................................................................................122 Разработка прототипа интерфейса пользователя ...........................................122 Определение классов .....................................................................................123 Определение ответственности каждого класса ...............................................123 Определение взаимодействия классов друг с другом .....................................123 Создание модели классов для описания системы ...........................................123 Прототипирование интерфейса пользователя ................................................123 Объектные обертки ...............................................................................................124 Структурированный код ..................................................................................125 Обертывание структурированного кода ..........................................................126 Обертывание непереносимого кода ................................................................128 Обертывание существующих классов .............................................................129 Резюме .................................................................................................................130 Ссылки ..................................................................................................................130 Глава 7. Наследование и композиция ...................................................................131 Повторное использование объектов......................................................................131 Наследование .......................................................................................................133 Обобщение и конкретизация ...........................................................................135 Проектные решения ........................................................................................136 Оглавление 9 Композиция ..........................................................................................................138 Почему инкапсуляция является фундаментальной объектно-ориентированной концепцией ...........................................................................................................141 Как наследование ослабляет инкапсуляцию ....................................................142 Подробный пример полиморфизма ................................................................144 Ответственность объектов ..............................................................................144 Абстрактные классы, виртуальные методы и протоколы ..................................148 Резюме .................................................................................................................150 Ссылки ..................................................................................................................150 Примеры кода, использованного в этой главе .......................................................151 Глава 8. Фреймворки и повторное использование: проектирование с применением интерфейсов и абстрактных классов ............................................153 Код: использовать повторно или нет? ....................................................................153 Что такое фреймворк ............................................................................................154 Что такое контракт ................................................................................................156 Абстрактные классы ........................................................................................157 Интерфейсы ....................................................................................................160 Связываем все воедино ..................................................................................162 Код, выдерживающий проверку компилятором ...............................................165 Заключение контракта.....................................................................................165 Системные «точки расширения» ......................................................................168 Пример из сферы электронного бизнеса...............................................................168 Проблема, касающаяся электронного бизнеса ...............................................168 Подход без повторного использования кода ...................................................169 Решение для электронного бизнеса ................................................................172 Объектная модель UML ...................................................................................172 Резюме .................................................................................................................176 Ссылки ..................................................................................................................177 Примеры кода, использованного в этой главе .......................................................177 Глава 9. Создание объектов и объектно-ориентированное проектирование ........180 Отношения композиции ........................................................................................180 Поэтапное создание ..............................................................................................182 Типы композиции ..................................................................................................184 Агрегации .......................................................................................................185 Ассоциации .....................................................................................................186 Использование ассоциаций в сочетании с агрегациями ..................................186 Избегание зависимостей ......................................................................................187 Кардинальность ....................................................................................................188 Ассоциации, включающие множественные объекты ........................................190 Необязательные ассоциации ..........................................................................191 Связываем все воедино: пример ...........................................................................191 Резюме .................................................................................................................193 Ссылки ..................................................................................................................193 Глава 10. Создание объектных моделей ...............................................................194 Что такое UML .......................................................................................................194 Структура диаграммы класса ................................................................................195 Атрибуты и методы ................................................................................................197 10 Оглавление Атрибуты .........................................................................................................197 Методы ...........................................................................................................197 Обозначения доступа ............................................................................................198 Наследование .......................................................................................................199 Интерфейсы ..........................................................................................................200 Композиция ..........................................................................................................201 Агрегации .......................................................................................................202 Ассоциации .....................................................................................................202 Кардинальность ....................................................................................................204 Резюме .................................................................................................................206 Ссылки ..................................................................................................................206 Глава 11. Объекты и переносимые данные: XML и JSON ......................................208 Переносимые данные............................................................................................209 XML ......................................................................................................................210 XML в противопоставлении с HTML .......................................................................211 XML и объектно-ориентированные языки программирования ...............................212 Обмен данными между двумя компаниями ............................................................213 Валидация документа с определением типа документа (DTD) ...............................214 Включение определения типа документа в XML-документ .....................................216 Использование CSS ..............................................................................................221 JavaScript Object Notation (JSON) ...........................................................................223 Резюме .................................................................................................................228 Ссылки ..................................................................................................................228 Глава 12. Постоянные объекты: сериализация, маршалинг и реляционные базы данных ..................................................................................229 Основные положения, касающиеся постоянных объектов .....................................229 Сохранение объекта в плоском файле ...................................................................231 Сериализация файла ......................................................................................232 Еще раз о реализации и интерфейсе ...............................................................234 А как насчет методов? .....................................................................................235 Использование XML в процессе сериализации .....................................................236 Запись в реляционную базу данных .......................................................................238 Резюме .................................................................................................................242 Ссылки ..................................................................................................................242 Примеры кода, использованного в этой главе .......................................................243 Глава 13. Объекты в веб-службах, мобильных и гибридных приложениях .............246 Эволюция распределенных вычислений ................................................................246 Основанные на объектах языки сценариев ............................................................247 Пример валидации с использованием JavaScript...................................................250 Объекты на веб-странице ......................................................................................253 JavaScript-объекты ..........................................................................................253 Элементы управления веб-страницы ..............................................................255 Аудиопроигрыватели ......................................................................................256 Видеопроигрыватели ......................................................................................257 Flash ................................................................................................................257 Распределенные объекты и корпоративные вычисления .......................................258 Common Object Request Broker Architecture (CORBA) .......................................259 Определение веб-служб .................................................................................264