CS（Computer Science）

一门运用计算机解决问题的科学。

计算机设备运用计算方法解决问题。

找出解决问题的方法和途径，分析解决问题的效率和可行性。

“软件工程”是训练学习编程学科。

编程（Programing）

编程是一种工具（artifact），它是我们用计算机来解决计算机科学中提到的问题工具，是计算机科学的一部份。

编程的本质

计算机只能识别 0 和 1 也就是二进制（binary），0 和 1 分别代表通过或者断开（on or off）。机器语言（Machine Language）一种计算机能懂的语言，能够把左移或者右移等指令转换成一串 0 和 1 的序列。机器语言由计算机集成芯片定义。

为了方便人阅读机器语言，发明了汇编语言，定义助记符来描述机器语言指令。

高级语言

人很难写出计算机读懂的机器语言，所以开发出了高级语言（High-level Language）。

• Java

• C

• C++

• BASIC

• Fortran

• .net

• ...

微处理器只能识别机器语言，想要计算机理解高级语言需要把它翻译（编译）成机器语言，这也是计算机科学的一部分。不同的高级语言编译过程不完全一致。

源代码和目标代码

程序员编程及是在写高级语言代码，这些代码被称为源代码（Source Code），源代码最终被编译成的机器语言被称为目标代码（Object Code）。

经典软件编译流程

编译器将源代码文件编译成目标代码文件，链接计算机提供的库文件组成一个更大的目标代码文件，这就是我们说的可执行程序或应用程序。

Java 编译过程

Java 编译器将源代码文件编译成 Java 字节码 （Java Bit Code）, 一种人也读不懂计算机也读不懂的中间语言。类似的，把编译后的的 Java 字节码和一些包含中间指令的 Java 字节码文件链接成一个大文件，叫做 Jar（Java Archive File）。运行在 Java 提供的 JVM（Java Virtual Machine）上。

不同的操作系统，不同的微处理器能够识别的机器语言是不一样的，这就要求编译器能识别所有机器，但是大多编译器做不到。Java 编译机制，产生的字节码运行在 JVM 上不需要关注不同机器不同操作系统，只要求计算机上安装了对应的

JRE（Java Runtime Enviroment），由 JVM 来充当编译器的角色。也就是说，编写的 Java 源代码经过 Java 编译成字节码文件，就可以在安装了 JRE 的计算机上运行，不需要根据不同计算机重新编译。

面向对象编程

语言描述机器语言&汇编语言对基础机器进行抽象高级语言（非面向对象语言）对计算逻辑进行处理面向对象语言对问题领域进行抽象



什么是面向对象编程

• 万物皆对象

• 程序是对象的集合,它们通过发送消息来告知彼此所要做的。

• 每个对象都有自己的由其他对象所构成的存储。

• 每个对象都拥有其类型。

• 某一特定类型的所有对象都可以接收同样的消息。



什么是对象? Booch对于对象的描述:对象具有状态、行为和标识。

• 状态:表明每个对象可以有自己的数据。

• 行为:表明每个对象可以产生行为。

• 标识:表明每个对象都区别于其它的对象。（唯一的地址）

无状态对象：对象不包含数据，没有状态可以修改，没有行为。



面向对象编程的三要素(特征)

封装性( Encapsulation)

• 隐藏实现细节（访问控制）

• 定义接口

继承性( Inheritance)

• S-A关系

• HAS-A关系(组合)

多态性( Polymorphism)

• 后期绑定(虚函数)

• 向上转形( Up Casting)

面向对象编程与面向对象分析

我们大部分开发人员并没有按照面向对象的理念进行编程，大多只是使用面向对象语言进行编程,没有面向对象方式编程还是面向过程。



面向对象的本质：

面向对象编程不是使用面向对象的编程语言进行编程,而是利用多态特性进行编程。



面向对象分析是将客观世界,即编程的业务领域进行对象分析。 充血模型与贫血模型领域驱动设计DDD

DDD 方法论实质就是面向对象编程，是面向对象设计的一种落地。

面向对象设计的目的和原则

面向对象设计的最终目的，是使软件达到“强内聚、低耦合”，从而使软件：

• 易扩展 - 易于增加新的功能

• 更强壮 - 不容易被粗心的程序员破坏

• 可移植 - 能够在多样的环境下运行

• 更简单 - 容易理解、容易维护

面向对象设计的原则

• 为了达到上述设计目标,有人总结出了多种指导原则

• “原则”是独立于编程语言的,甚至也可以用于非面向对象的编程语言中。

设计模式( design patterns)

设计模式是用于解决某一种问题的通用的解决方案。

Gang of Four (Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson and John Vlissides)TH T 大类23种基本的设计模式。

在更细分的领域当中还可以总结出许多设计模式。

总结

编程的本质： 工程师在使用编程语言编写源代码，以“计算机”为载体，编译构建成运行在“计算机”上的应用程序。实际上是通过编程的手段利用计算机，分析、解决现实问题。在这个过程中遵循一定的原则、采用经典通用的设计模式来更好的应对现实问题变化。

Reference

斯坦福大学公开课:编程方法：计算科学发展史