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一、UML基础

1. 为什么要使用UML

对象是面向对象世界的核心。面向对象软件分析和设计，最基本的需求是高效的识别对象,完成对象识别之后，赋予每个对象相应的功能或职责。在完成以上基本分析工作之后，只需要完成代码设计即可。
作为一种可视化的建模语言，UML能够描述软件系统的需求说明和系统架构，并做到可视化和文档化。

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如何看开源软件源码？

整体与局部法，化整为零法 :整体与局部，可以先了解开源软件的功能，一般会提供前端页面，将所有功能试用一遍，画一个功能列表。再了解一下如何安装部署，以及部署的目录结构。还有就是在部署时，分布式部署和单机部署的区别，参数如何配置等等。最后在从git上下载源码，整体先浏览每一个包的功能，为了解耦和结构清晰，一个包会做一件事。最后再从功能出发，了解功能是如何通过面向对象实现的。就是通过识别对象，以及对象的功能和职责，还有就是对象之间的关系。对象的组织方式等等。

有几个问题：

1. 如何实现启动的？这个问题可以从系统生命周期开始，顺序推出整个系统生命周期过程中对象的活动和变化
2. 如何实现关键问题的？比如网络通信、并发控制、缓存同步、任务调度、配置文件的参数读取和管理、分布式服务调用等等
3. 关键模块的实现细节，如何表达对象的功能，使用的什么数据结构，为什么要用这样的数据结构等等。

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2. 面向对象基础

2.1 一些基本概念

对象

对象通常包含了数据和操作数据的方法(又称为函数).数据表示对象的状态。这样我们使用一个类来描述特定的对象，并形成层次结构来模拟真是世界的系统。这种层次结构表示为继承，或者说是不同需要扩展出不同行为方式。

现实世界的对象有两个共通的特点：他们都具有状态和行为(功能)。识别真实世界中对象的状态和行为是开始面向对象编程思想的起点。

类

在现实世界中，我们通常会发现许多不同个体对象却具有相同的特性。有可能存在上万款自行车，但他们却具有相同的传动结构和零部件。每个自行车都像是以同一张蓝图为基准设计的，并且复用了相同的组件。如果用面向对象的语言描述，自行车对象能够被描述为一种自行车类，而我们骑的每辆自行车都是这种自行车的一个实例。类就是我们为了创建各个实体对象所使用的蓝图。

1. 类是一种样式，模板，或者说是为了构建一种具备相同基础结构的物体(对象)所使用蓝图
2. 我们使用嘞创建物体也称为实例化(或者说创建对象)
3. 类本身包含了创建物体(对象)所需要的组成结构和基于这个结构的行为功能
4. 类也可以被逻辑为包含特定的注册结构的所有对象的集合

抽象

我们可能会认为嘞总是需要将事物的属性定义完整。然后不可能。实际情况是，类的定义只需要恰如其分即可。例如在定义汽车这个对象时，不可能将它的所有属性定义清楚。

封装

封装是绑定数据和操作的一种机制，并使之不可见。也就是隐藏说绑定的数据结构和代码访问数据的过程(操作)。封装所代表的是一种存储数据和数据相关函数的容器。当一个对象的状态和行为以适当的方式组合在一起即为封装。

特殊化与继承

不同种类的对象往往具有一定的共同点。例如山地自行车和公路自行车都具有所有自行车的特点(速度、档位)。然而不同自行车还具有不同功能。公路自行车可以有两个作为，山地自行车只有一个座位，却会多一些档位。

1. 在Java编程语言中，每一个允许有一个父类，而每个父类都可以泛化或派生出多个子类
2. 在面向对象语言中，我么讲的特殊化(实例化)指的是对象泛化(派生)过程中对特征的继承关系
3. 继承就是一个对象(类)自一个或多个对象获得(获取、接收)特征的过程
4. 一些面向对象只允许单一基础，如Java，有些允许多重继承，就是说，特殊化能从两个或多个相应的泛化过程中获取特征

多态性

多态性定义了一种能够具有多种形式的机制。 有两种类型的多条性:编译时(也就是早期绑定）和 运行时(也就是后期绑定)

• 编译时多态
  1. 对象在编译时知道要实现多态。函数重载是在编译时实现的多态
  2. 编写重载方法时应使用相同的名称和不同的参数。

如有一个方法sum()，分别要计算两个数相加和三个数相加。

sum(int a,int b)
sum(int a,int b,int c)

这个sum函数就可以理解为一种编译时多态，一种方法的不同实现。

• 运行时多态
  1. 在运行时多态中，对象本身并不知道在编译时实现多态性，二十在运行时实现相应的属性和方法。
  2. 多态性是通过对父类函数重写或者基于继承的多态性来实现的。

例如：如果有一个表示形状的类Shape,派生出三个子类三角形，圆和正方形，Shape类有一个方法Draw,这样它就会被所有子类继承，如果我们什么一个Shape类，并将起初始化为任意一个子类，那么这会调用子类中所集成的方法

在Java中如果多个类实现同一个接口，可以创建类的实例，但是返回接口类型，这个实例只有接口的方法。这是Java接口多态

关于继承和多态，还有几个需要思考的问题：

1. 声明一个父类，并将其初始化为一个子类的实例，那么这个对象能访问的成员是父类的还是子类的，还是子类实现父类的？
2. 声明一个接口，并将其初始化为一个实现类的实例，那么这个对象能访问的成员是接口的还是接口实现类的，还是接口实现类实现这个接口的方法？

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如何看待面向对象？

面向对象是一种编程思维。我要解决一个小问题，比如求一个数组的最大值。求最优解。我要解决如何数组最大值？我要解决数组这个数学问题？我要开发一个计算器，能记忆每次输入？面对的问题不一样，问题的复杂度不一样。当只是一个求数组最大值的问题时，可以告诉计算机怎么算，这只是一个算法问题。当求数组最大值时，这个问题就变成抽象问题，当然，可以通过定义函数，输入数组，这是算法和结构化编程的问题。但是如何开发一个数学工具，或这计算器，或者是一个人机交互系统，涉及的问题复杂度很高时，那么面向对象是一个方法论，这个方法论的核心思想是将自然界中存在的事物识别为对象，在识别的过程要做两件事，第一，要识别对象作为个体具有的特点，有什么，能干什么，区别其他事物的特质是什么？第二，是要抽象，所谓抽象，就是比较这个对象和其他对象的区别。区别可以是共同点，也可以是不同点，共同点可以用于向上抽象，就提炼出来一个能表示这个对象的模板，或者这个对象类似对象的的模板(父类)，不同点，可以用于实例化，也就是说在设计模板是要考虑到的特殊情况。最后再逐渐细化和完善，就能找出解决问题的方法。这种方法论，其实就是按照人的思维模式，归纳和演绎方法去做软件开发和设计。

面向对象的概念很好理解，当什么软件开发还是那么难？

对象，类，抽象，继承等等概念都很好理解。当为什么软件开发还是那么难？这是因为，解决待解决的问题是一个问题域。问题域的解决更多是一个知识网的结构。

比如开源 OLAP 的解决方案 Kylin 解决的是使用预计算 Cube 实现实时数据分析。这里涉及到的问题，如果从浅入深看

• 第一层: 数据输入，处理，输出，用户交互
• 第二层: 如何从Hive 读取数据？如何实现 Cube 计算， 如何向用户暴露交互接口(SQL)支持
• 第三层: hive元数据拉取、缓存、缓存同步，MR、Spark任务、任务接口、任务管理，Calcite定制化实现，Web API

所以，软件开发难度在于每个要解决的问题都是一个问题域。这个问题域只能靠着不断的学习和知识的累计才能去解决。

好的地方是：1. 单个问题领域是有限的。2.不同的领域的问题是相通的。也就是你要解决一个问题，那么这个问题的肯定是有边界的，如果没有边界，也就意味这问题无解(时间不等人，不要在无解的问题上花时间)，如果解决了很多问题之后就会发现，再去解决另外一个问题域，其实用到的知识域是相似的，看透了Kylin,再看Spark,可能就是今天见了张三，明天去认识李四一样。

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2.2 面向对象的分析与设计

面向对象的分析 是研究对象的过程。设计则意味着运用说识别的对象。面向对象的分析中最重要的目标是识别待设计系统中的对象。

面向对象的分析与设计目标

1. 确定目标系统中的对象
2. 确定对象之间的关系
3. 使用面向对象语言完成软件设计
   面向对象思想的应用和实施主要有三个步骤:

面向对象的分析 --> 面向对象的设计 --> 通过面向对象的语言实现面向对象

上面三个步骤可以分为三个阶段：

• 第一阶段，最重要的目标是确定对象并以适当的方式描述对象。识别对象的过程应同时是吧出对象的用途。用途对应的是对象中的可执行函数。每个对象都有特定的用途。所有这些用途的结合即为系统可实现的所有功能
• 第二阶段，面向对象的设计。根据对象之间的内在联想将其组织起来，在完成相关逻辑组织构建之后，这一阶段的设计就完成了
• 第三阶段，代码实现。

UML构造块和符号

UML 符号是建模最重要的元素。如果对模型的描述是错误的，那么对于软件设计来说建模的结果。。。(方向错了，停下来就是进步)

在我们使用UML描述真实系统时，首先建立基本的概念模型，然后逐渐深入分析和处理，UML概念，有三大块

• UML 事物(对象)
• 构造块链接规则 (关系)
• UML 的基本机制 (视图)

事物

UML有四种事物

• 结构事物
• 行为事物
• 分组事物
• 注释事物

结构事物

定义了模型中的静态部分，表示物理化或概念化的元素。UML结构事物中符号是最常用的

- 类
- 接口
- 协作
- 用例
- 主动类
- 组件
- 节点

都有哪些结构事物符号，以及含义？

类符号 - 对象符号 - 接口符号 - 协作符号 - 用例符号 - 参与者符号 - 初始状态符号 - 最终状态符号 - 主动类符号 - 主键符号 - 节点符号

行为事物
交互符号 - 状态机符号

分组符号
包符号

注释事物
注释符号

关系

关系 显示了元素之间是如何相互关联的，这种元素之间的联系也反映出软件的整体功能。

1. 模型只有在描述清楚元素之间的关系之后，才是完整的(事物之间的复杂性不仅在于事物本身的特性，还在于事物与其他事物之间的关系)
2. 在UML中关系主要有 依赖、关联、泛化、扩展

依赖

关联

泛化

扩展

图