介绍编程中的四个基本 OOP 原则

编程语言是一组程序和规则，可以帮助程序员提供指令供计算机执行。您几乎可以在任何地方找到面向对象编程 (OOP) 语言，例如移动应用程序和设计软件，而且程序员使用的许多编码语言都是面向对象的。如果您正在寻找计算机领域的职业，了解面向对象语言为何有用以及它们如何工作至关重要。

OOP 原则术语
在进一步了解 OOP 原则之前，先了解一些基本术语：

类：这是对象的功能可以做什么的标准或模型。

对象：类的实例或工作实体。

方法：定义对象在类中的行为，该行为可以应用于该类的所有实例。程序员可以将此称为对象的行为。

功能：指令的组合，实现一个结果，不关联类。

实例：它们类似于对象，您可以用这些术语来思考它们：汽车的蓝图是对类的描述，制造商使用该蓝图制造的汽车是该类的对象。您在同一蓝图中拥有的汽车是该类的一个实例。

状态：表示对象的数据或值。如果汽车是一个对象，那么汽车的型号、年份和颜色就是汽车的状态。

私有：同一个类中的方法可以访问私有数据。

受保护：类和子类中的方法可以访问此数据。

公共：类之外的方法可以访问公共数据。

OOP 的主要原则是什么？
程序员在构建面向对象代码时可以使用的四个主要 OOP 原则都是围绕对象展开的。对象是包含代码（例如过程或方法）和数据（例如特性或属性）的数据结构。在许多 OOP 语言中，对象是可以同时具有可执行代码和值的任何东西，这些值可以通过使用方法进行更改。类的每个实例都是唯一的，但每个实例的状态可以具有相似的值。

您可以将面向对象编程中的对象描述为实际对象。想一想具有独特属性的对象，例如手表。手表是黑色的，由金属制成，并具有特定的重量。但是对象也可以执行功能。手表可以显示时间，也可以通过旋转内部齿轮来移动指针的位置来影响自身。编程对象类似于现实世界的对象，因为它们可以具有功能、属性并遵循一组特定的原则。这些原则包括：

封装
如果您有一个程序，可能会有几个不同的对象相互通信。这是根据程序定义的规则。当每个对象都在类中保持私有状态时，您就可以实现封装。其他对象不能访问这个状态，它们只能发起一个公共函数列表。对象的方法管理状态，其他方法不能操纵状态，除非它有权限。如果另一个对象想与该对象通信，可以使用它的方法。

例如，如果您正在构建一个有一只猫的视频游戏，您可以使用封装将其所有逻辑和操作封装在一个您可以称为“猫”的类中。猫的“状态”有饥饿、情绪和精力等私人变量。它也可以像喵喵一样有私有方法。猫类会在必要时调用该方法，但其他类无法让猫喵喵叫。其他类使用公共方法，例如 play、sleep 和 feed。每种方法都会改变猫的状态，并可能导致使用喵喵方法。

抽象
您可以将抽象视为封装的扩展。OOP 中的程序有时可能非常大，并且单独的对象可以彼此进行大量通信，这使得维护大量代码和进行任何必要的更改变得困难。抽象旨在帮助缓解这个问题。抽象意味着每个对象只能展示其使用的高级机制。这些机制可以隐藏实现的内部细节，只揭示适用于其他对象的操作。

例如，如果您想到一台咖啡机，它的功能就是快速冲泡您喜欢的热饮。但是，要使用它，您需要将咖啡放入机器并按下按钮。这种机制使用起来很简单，而且很少改变。您可以将其视为一组公共方法，另一个类可以在不知道它们如何工作的情况下调用这些方法。

遗产
对象通常可以非常相似并共享一些共同的逻辑，但它们并不完全相同。因此，重用一个对象的公共逻辑并提取独特的逻辑供另一个类使用，实现这一点的一种方法是通过继承。您可以通过从父类派生，形成层次结构来创建子类。子类可以重用父类的所有方法和字段，即公共部分，并实现自己独特的部分。

例如，如果你有一个管理私立和公立教师的程序，以及其他类型的人，如学生，你可以创建一个父类并将其命名为“人”，在这个类下，你可以有两个子类并调用他们是“学生”和“老师”。那么在“teacher”类下，可以多出两个child class，分别叫做“private teacher”和“public teacher”。以这种方式构建你的类可以只添加它的必需品，同时重用父类的公共逻辑。

多态性
现在您了解了继承，可能还有另一个问题。如果你有一个父类和一些子类可以继承，你可以使用一个集合，比如一个包含所有类的混合列表，或者你可能有一个父类实现的方法，但是你想也将其用于子班级。多态性可以解决这个问题。多态性可以为您提供一种使用与其父类相同的类的方法，因此在混合类型时不会造成混淆。但是，子类保持它们自己的方法相同。

任何时候，一个集合（如列表）或一个方法需要父类的一个实例，它具有通用方法的概述，无论您执行哪个子类，OOP 都可以处理对通用方法正确实现的评估。例如，如果您有一个“形状”父类，使用计算曲面方法，还有三个子类，并将它们称为“圆形”、“三角形”和“矩形”，您可以对它们一视同仁。如果这个列表试图计算形状的表面，它可以找到并执行正确的方法。如果元素是三角形，它会调用三角形的计算曲面方法。

流行的 OOP 语言
程序员使用的一些流行的 OOP 语言包括：

Java： Java 流行的一个原因是因为它是移动应用程序开发的官方编程语言之一。程序员将 Java 用作一次编写，随处运行 (WORA) 语言，使其适用于多个应用程序。

Python：程序员可以在许多用例中应用 Python，这使 Python 成为另一个流行的选择。Python 还是一种用于数据科学和机器学习的强大编程语言。

C++： C++ 和 C 编程语言的组合创建了所有计算机操作系统。C++ 是一种快速灵活的语言，具有基本的编程原则。

C#：程序员可以将 C# 的设计与其他编程语言结合使用来创建 Web 和桌面应用程序。

Ruby： Ruby 是一种类似于 Python 的通用语言。程序员在许多平台上使用 Ruby，而且它是开源的。

面向对象的优点和缺点
以下是在编程中使用 OOP 语言的一些优点和缺点：

优点
OOP 语言的优点包括：

可重用性：由于抽象和多态性原则，程序员可以使一个函数多次使用。程序员可以复制继承写入的功能和信息，从而节省时间、降低复杂性并节省空间。

并行开发：程序员可以使用相互独立的部分的基础来开发他们程序的足够部分，并且仍然可以使用编程原则来运行。这使得更大的编程团队更容易使用并发开发。

维护：程序员可以调用和重用更易于维护的代码，因为他们的大部分代码都在一个地方。程序员可以修复一个多态和模块化函数，而无需纠正语言调用函数的许多实例。

安全性： OOP 语言的安全性源于封装原则。其他类和方法无法访问私有数据，OOP 编写的程序更安全。

缺点
OOP 语言的缺点包括：

通常很混乱：理解代码的工作原理很容易丢失，因为 OOP 语言是如此可扩展和可定制。许多 OOP 编程方法不能与其他方法一起使用，使用起来具有挑战性，或者效率低下。

需要更多计划：如果没有提前进行简单的设计，使用 OOP 创建程序会使编程变得困难，因为这些语言是如此可扩展和模块化。程序员可以创建一个可靠的计划来编写比其他范例更高效的程序。