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  • 语音识别是完成语音到文字的转换。自然语言理解是完成文字到语义的转换。语音合成是用语音方式输出用户想要的信息...而语音识别系统的输入是语音,其复杂度要大得多,特别是口语 很多的不确定性。人与人交流时,往...
     语音识别是完成语音到文字的转换。自然语言理解是完成文字到语义的转换。语音合成是用语音方式输出用户想要的信息,用语音实现人与计算机之间的交互,主要包括语音识别、自然语言理解和语音合成。
           相对于机器翻译,语音识别是更加困难的问题。机器翻译系统的输入通常是印刷文本,计算 机能清楚地区分单词和单词串。而语音识别系统的输入是语音,其复杂度要大得多,特别是口语 有很多的不确定性。人与人交流时,往往是根据上下文提供的信息猜测对方所说的是哪一个单 词,还可以根据对方使用的音调、面部表情和手势等来得到很多信息。特别是说话者会经常更正所说过的话,而且会使用不同的词来重复某些信息。显然,要使计算机像人一样识别语音是很困难的。
            语音识别过程包括从一段连续声波中采样,将每个采样值量化,得到声波的压缩数字化表 示。采样值位于重叠的帧中,对于每一帧,抽取出一个描述频谱内容的特征向量。然后,根据语音信号的特征识别语音所代表的单词,语音识别过程主要分为五步,如下:
            1.语音信号采集
              语音信号采集是语音信号处理的前提。语音通常通过话筒输入计算机。话筒将声波转换为 电压信号,然后通过A/D装置(如声卡)进行采样,从而将连续的电压信号转换为计算机能够处理的数字信号。
             目前多媒体计算机已经非常普及,声卡、音箱、话筒等已是个人计算机的基本设备。其中声 卡是计算机对语音信进行加工的重要部件,它具有对信号滤波、放大、A/D和D/A转换等功 能。而且,现代操作系统都附带录音软件,通过它可以驱动声卡采集语音信号并保存为语音文件。
              对于现场环境不好,或者空间受到限制,特别是对于许多专用设备,目前广泛采用基于单片机、DSP芯片的语音信号采集与处理系统。
            2.语音信号预处理
            语音信号号在采集后首先要进行滤波、A/D变换,预加重(Preemphasis)和端点检测等预处理, 然后才能进入识别、合成、增强等实际应用。
           滤波的目的有两个:一是抑制输入信号中频率超出//2的所有分量(/:为采样频率),以防止 混叠干扰;二是抑制50 Hz的电源工频干扰。因此,滤波器应该是一个带通滤波器。
           A/D变换是将语音模拟信号转换为数字信号。A/D变换中要对信号进行量化,量化后的信 号值与原信号值之间的差值为量化误差,又称为量化噪声。
           预加重处理的目的是提升高频部分,使信号的频谱变得平坦,保持在低频到高频的整个频带 中,能用同样的信噪比求频谱,便于频谱分析。
           端点检测是从包含语音的一段信号中确定出语音的起点和终点。有效的端点检测不仅能减 少处理时间,而且能排除无声段的噪声干扰。目前主要有两类方法:时域特征方法和频域特征方 法。时域特征方法是利用语音音量和过零率进行端点检测,计算量小,但对气音会造成误判,不 同的音量计算也会造成检测结果不同。频域特征方法是用声音的频谱的变异和熵的检测进行语 音检测,计算量较大。
            3.语音信号的特征参数提取
            人说话的频率在10 kHz以下。根据香农采样定理,为了使语音信号的采样数据中包含所需单词的信息,计算机的采样频率应是需要记录的语音信号中包含的最高语音频率的两倍以上。 一般将信号分割成若干块,信号的每个块称为帧,为了保证可能落在帧边缘的重要信息不会丢 失,应该使帧有重叠。例如,当使用20 kH*的采样麵率时,标准的一帧为10 ms,包含200个采样值。
            话筒等语音输入设备可以采集到声波波形,如囫10.4所示。虽然这些声音的波形包含了所 需单词的信息,但用肉眼观察这些波形却得不到多少信息因此,需要从采样数据中抽取那些能 够帮助辨别单词的特征信息。在语音识别中,常用线性预测编码 技术抽取语音特征。
            线性预测编码的基本思想是:语音信号采样点之间存在相关性,可用过去的若干采样点的线 性组合预测当前和将来的采样点值。线性預测系数埽以通过使预测信号和实际信号之间的均方误差最小来唯一确定。
            语音线性预测系数作为语音信号的一种特征参数,已经广泛应用于语音处理各个领域。
            4.向置量化
              向量量化(Vector Quantization,VQ)技术是20世纪W年代后期发展起来的一种数据压缩和 编码技术。经过向量量化的特征向量也可以作为后面隐马尔可夫模型中的输入观察符号。
              在标量量化中整个动态范围被分成若干个小区间,每个小区间有一个代表值,对于一个输入 的标量信号,量化时落入小区间的值就用这个代表值>[戈替。因为这时的信号量是一维的标量,所 以称为标量量化。
              向量量化的概念是用线性空间的观点[,把标量改为一维的向量,对向量进行量化。和标量量化一样,向量量化是把向量空间分成若干个小区域,每个小区域寻找一个代表向量,量化时落入 小区域的向量就用这个代表向量代替。
              向量量化的基本原理是将若干个标量数据组成一个向量(或者是从一帧语音数据中提取的 特征向量)在多维空间给予整体量化,从而可以在信息量损失较小的情况下压缩数据量。
              语音识别
             当提取声音特征集合以后,就可以识别这些特征所代表的单词。本节重点关注单个单词的 识别。识别系统的输入是从语音信号中提取出的特征参数,如LPC预测编码参数,当然,单词对 应于字母序列。语音识别所采用的方法一般有模板匹配法、随机模型法和概率语法分析法三种。 这三种方法都是建立在最大似然决策贝叶斯(Bayes)判决的基础上的。
            (1)模板(template)匹配法
                  在训练阶段,用户将词汇表中的每一个词依次说一遍,并且将其特征向量作为模板存入模板 库。在识别阶段,将输入语音的特征向量序列,依次与模板库中的每个模板进行相似度比较,将 相似度最高者作为识别结果输出。
             (2)随机模型法
                 随机模型法是目前语音识别研究的主流。其突出的代表是隐马尔可夫模型。语音信号在足 够短的时间段上的信号特征近似于稳定,而总的过程可看成是依次相对稳定的某一特性过渡到 另一特性。隐马尔可夫模型则用概率统计的方法来描述这样一种时变的过程。
             (3)概率语法分析法
                 这种方法是用于大长度范围的连续语音识别。语音学家通过研究不同的语音语谱图及其变 化发现,虽然不同的人说同一些语音时,相应的语谱及其变化有种种差异,但是总有一些共同的 特点足以使他们区别于其他语音,也即语音学家提出的“区别性特征”。另一方面,人类的语言 要受词法、语法、语义等约束,人在识别语音的过程中充分应用了这些约束以及对话环境的有关 信息。于是,将语音识别专家提出的“区别性特征”与来自构词、句法、语义等语用约束相互结 合,就可以构成一个“自底向上”或“自顶向下”的交互作用的知识系统,不同层次的知识可以用 若干规则来描述。
             除了上面的三种语音识别方法外,还有许多其他的语音识别方法。例如,基于人工神经网络 的语音识别方法,是目前的一个研究热点。目前用于语音识别研究的神经网络有BP神经网络、 Kohcmen特征映射神经网络等,特别是深度学习用于语音识别取得了长足的进步。

             通过语音实现人与计算机实现沟通交流,主要包括语音合成、自然语言处理,语音识别是模式识别一个应用领域,为大家脑补几篇,科谱好文,如下:

    1. 什么是自然语言处理,主要存在哪些难点?
    2. 自然语言理解过程主要有哪些层次,各层次的功能是怎么样?
    3. 模式识别具体是怎么定义的,主要研究方向是什么?

         聚焦多智时代,引领智能变革,多智时代为人工智能科谱呐喊!

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  • 这里面向对象开发的几个核心的思想和概念 1、问题领域、对象、属性、状态、行为、方法、实现 问题领域: 指软件系统所模拟的真实世界中的系统,在现实生活中,比较常见的比如,税收、社保、银行、商场...
    这里有面向对象开发的几个核心的思想和概念

    1、问题领域、对象、属性、状态、行为、方法、实现

    问题领域:
    指软件系统所模拟的真实世界中的系统,在现实生活中,比较常见的比如,税收、社保、银行、商场等等,都可以使用软件来进行模拟,这些就是软件所针对的问题领域。

    对象:
    对象是对问题领域中的事物的一种抽象。
    1)所有的东西都是对象,万物皆对象,问题领域中的实体和概念都可以抽象为对象。
    2)世界上没有完全相同的两片叶子,每个对象都是唯一的,对象的唯一性来自于真实世界中的事物的唯一性,即使在系统中java的两个对象,内存地址也未必相同。
    3)每个对象具有属性和行为。
    4)每一个对象都具有状态,状态的意思就是在某一个时间点上,对象的各个属性的取值情况。
    5)对象都属于一个类,每个对象都是某一个类的实例,类是具有相同属性和行为的对象的集合,同一个类的所有的实例都具有相同的属性,表示他们的属性的含义是相同的,但是他们的状态未必是相同的,也就是属性的取值未必是一样的。

    2、类、类型
    类:
    类是一组具有相同属性和行为的对象的抽象。类以及类的关系构成了对象模型的主要内容。
    面向对象变成的主要任务就是定义对象模型中的各个类。
    对象是类的实例,类是对象的模板。

    3、消息、服务
    消息可以理解为参数,服务,就是方法返回的值。

    4、接口
    什么是接口?
    对象,通过接口对提供服务。在现实的世界中,接口是实体,但是在面向对象的范畴中,接口是一个抽象的概念,指的是系统对外提供的服务。系统的接口描述系统能够提供哪些服务,但是不包含服务的实现的细节。对象是最小的子系统,每个对象都是服务提供者,因此每一个对象都具有接口。
    站在使用者的角度上,对象中所有向使用者公开方法的声明构成了对象的接口。使用者调用对象的公开方法来获得服务,使用者在获得服务的时候,不需要关心对象到底是如何实现服务的。
    接口,是实现系统之间松耦合的有力手段。
    计算机系统也是一个充分利用接口来提高系统松耦合的例子,接口还提高了系统的可扩展性。

    在java语言中,接口有两个方面的意思:
    1)接口是指概念性的接口,也就是系统对外提供的所有的服务,在对象中表现的是public类型的方法的声明。
    2)是指interface为关键字定义的实实在在的接口,也成为接口类型,用于明确的描述系统所提供的服务,能够更加清晰的把系统的实现细节与接口分离。

    5、封装、透明
    封装
    封装是指隐藏对象的属性和实现的细节,仅仅对外公开接口,封装能够带来的优点如下:
    1)便于使用者能够正确、方便的理解和使用系统,防止使用者错误修改系统的属性。
    2)有助于建立各个系统之间的松耦合关系,提高系统的独立性,当一个系统的实现发生变化的时候,只要她的接口不发生变化,就不会影响到其他的系统。
    3)提高系统的可重用性,每个系统都是一个相对独立的整体,可以在多种环境中得到重用。
    4)降低了构建大型系统的风险,就类似于搭积木一样,个别的系统不成功,但是代码还是可以被重用的。

    一个设计良好的系统会封装所有的实现细节,把它的接口与实现能够清晰的隔离起来,系统之间只通过接口进行通信。面向对象的编程语言主要通过访问控制机制来进行封装,这种机制能够控制对象的属性和方法的可访问性。在java语言中提供了如下四种方式的访问级别:
    public(公开)private(私有)protected(同一个包、子类)default(同一个包)
    把尽可能多的东西藏起来,然后对外提供间接的接口,如果封装的程度越高,那么相对的独立性就越高,这样使用起来就会更加的方便。
    把所有的属性封装起来,至少有几个好处:更符合客观世界规律、更灵活的控制属性访问级别、防止用户错误操作、有助于对象封装实现细节。

    6、抽象
    抽象
    从特定的角度出发,从已经存在的一些事物当中抽取我们所关注的细节,形成一个新的事物的思维过程。抽象是一种从具体到抽象、由复杂到简单的思维方式。
    三种类型的抽象:
    1)从问题领域到软件模型中的对象的抽象
    2)从对象到类的抽象
    3)从子类到父类的抽象

    在java语言中,抽象有两种意思:
    1)抽象,是一种思维过程,包含上面三种方式的抽象
    2)抽象,是一个形容词,可以用来修饰类以及方法,如果一个方法被abstract修饰的话,则说明这个方法没有被具体实现,如果一个类被abstract修饰,则说明这个是抽象类,不能被实例化。

    7、继承、扩展、覆盖
    在父类和子类之间同时存在着继承和扩展的关系。子类继承父类的属性以及方法,同时子类中还可以扩展出新的属性以及方法,并且还可以覆盖父类当中方法的实现方式。
    继承与扩展同时提高了系统的可重用性和可扩展性。
    继承与扩展导致了面向对象软件开发领域中的架构类软件系统的发展。

    如何在一些通用的软件架构的基础上进行扩展呢?
      这些通用的软件架构中都提供了一些扩展点,简单的说,这些扩展点就是为了让用户进行继承和扩展的类。这些类已经具备了一些功能,并且能够和软件中的其他的类能够进行紧密的协作,用户只需要创建这些类的子类,然后在这些子类中增加新的功能或者是重新实现某些功能,用户定义的子类能够和系统中原有的类进行和谐融洽的协作。
    比如:J2EE、Servlet、JSP、EJB、Struts、JSF、Spring这些都是一些通用的架构。

    8、组合
    组合 是一种用多个子系统来组装出复杂系统的有效的手段。
    对于一个组合系统,组合系统和他的子系统是聚集关系,子系统之间则是关联关系或者是依赖关系(在UML中的定义)
    面向对象的范畴中,组合具有以下的特点:
    1)在软件的分析和设计的阶段,简化为复杂系统建立对象的模型。在建立对象模型的时候,通常首先识别问题领域的粗粒度对象,然后对该对象进行分解,比较符合人类的思维。
    2)在软件编程的阶段中,假话创建复杂系统的过程,只需要分别创建独立的子系统,然后将其组合起来,就构成了一个复杂的系统。而且允许第三方参与系统的建设,提高了构架复杂系统的效率。
    3)向使用者隐藏系统的复杂度。
    4)提高程序代码的可重用性,一个独立的子系统可以被组合到多个复杂的系统当中。

    9、多态、动态绑定
    多态,是指系统A访问系统B提供的服务的时候,系统B可以通过多种方式来提供服务,而这一切对于系统A是透明的。

    动态绑定,一个接口=new 实现类,这个实现类在运行的时候并不知道,可能是实现类A,也可能是实现类B,java虚拟机的这种运行机制被称为动态绑定。
    抽象机制和动态绑定机制能够提高系统之间的松耦合性。

    需要注意的一点是:抽象机制是开发人员在开发过程当中使用的机制,但是动态帮顶机制是在java虚拟机运行的过程中提供的机制。
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  • 面向对象方法,OO方法所具有的模块化、信息封装与隐蔽、抽象性、继承性、多样性... 面向对象开发的几个核心思想 1、问题领域、对象、属性、状态、行为、方法、实现 问题领域:  指软件系统所模拟的真实世界中的系统...

      面向对象方法,OO方法所具有的模块化、信息封装与隐蔽、抽象性、继承性、多样性等独特之处,这些优异特性为研制大型软件、提高软件可靠性、可重用性、可扩充性和可维护性提供了有效的手段和途径。Java主要特征:封装性,继承性,多态性.

    >>>> 面向对象开发的几个核心思想

    1、问题领域、对象、属性、状态、行为、方法、实现

    问题领域:
      指软件系统所模拟的真实世界中的系统,在现实生活中,比较常见的比如,税收、社保、银行、商场等等,都可以使用软件来进行模拟,这些就是软件所针对的问题领域。

    对象:对象是对问题领域中的事物的一种抽象。
    1)所有的东西都是对象,万物皆对象,问题领域中的实体和概念都可以抽象为对象。
    2)世界上没有完全相同的两片叶子,每个对象都是唯一的,对象的唯一性来自于真实世界中的事物的唯一性,即使在系统中java的两个对象,内存地址也未必相同。
    3)每个对象具有属性和行为。
    4)每一个对象都具有状态,状态的意思就是在某一个时间点上,对象的各个属性的取值情况。
    5)对象都属于一个类,每个对象都是某一个类的实例,类是具有相同属性和行为的对象的集合,同一个类的所有的实例都具有相同的属性,表示他们的属性的含义是相同的,但是他们的状态未必是相同的,也就是属性的取值未必是一样的。

    2、类、类型
    类:
     类是一组具有相同属性和行为的对象的抽象。类以及类的关系构成了对象模型的主要内容。
     面向对象变成的主要任务就是定义对象模型中的各个类。
     对象是类的实例,类是对象的模板。

    3、消息、服务
    消息可以理解为参数,服务,就是方法返回的值。

    4、接口
    什么是接口?
      对象,通过接口对提供服务。在现实的世界中,接口是实体,但是在面向对象的范畴中,接口是一个抽象的概念,指的是系统对外提供的服务。系统的接口描述系统能够提供哪些服务,但是不包含服务的实现的细节。对象是最小的子系统,每个对象都是服务提供者,因此每一个对象都具有接口。
      站在使用者的角度上,对象中所有向使用者公开方法的声明构成了对象的接口。使用者调用对象的公开方法来获得服务,使用者在获得服务的时候,不需要关心对象到底是如何实现服务的。
      接口,是实现系统之间松耦合的有力手段。
      计算机系统也是一个充分利用接口来提高系统松耦合的例子,接口还提高了系统的可扩展性。

    在java语言中,接口有两个方面的意思:
      1)接口是指概念性的接口,也就是系统对外提供的所有的服务,在对象中表现的是public类型的方法的声明。
      2)是指interface为关键字定义的实实在在的接口,也成为接口类型,用于明确的描述系统所提供的服务,能够更加清晰的把系统的实现细节与接口分离。

    5、封装、透明
    封装
      封装是指隐藏对象的属性和实现的细节,仅仅对外公开接口,封装能够带来的优点如下:
    1)便于使用者能够正确、方便的理解和使用系统,防止使用者错误修改系统的属性。
    2)有助于建立各个系统之间的松耦合关系,提高系统的独立性,当一个系统的实现发生变化的时候,只要她的接口不发生变化,就不会影响到其他的系统。
    3)提高系统的可重用性,每个系统都是一个相对独立的整体,可以在多种环境中得到重用。
    4)降低了构建大型系统的风险,就类似于搭积木一样,个别的系统不成功,但是代码还是可以被重用的。

    一个设计良好的系统会封装所有的实现细节,把它的接口与实现能够清晰的隔离起来,系统之间只通过接口进行通信。面向对象的编程语言主要通过访问控制机制来进行封装,   这种机制能够控制对象的属性和方法的可访问性。在java语言中提供了如下四种方式的访问级别:
      public(公开)private(私有)protected(同一个包、子类)default(同一个包)
      把尽可能多的东西藏起来,然后对外提供间接的接口,如果封装的程度越高,那么相对的独立性就越高,这样使用起来就会更加的方便。
      把所有的属性封装起来,至少有几个好处:更符合客观世界规律、更灵活的控制属性访问级别、防止用户错误操作、有助于对象封装实现细节。

    6、抽象
    抽象:
      从特定的角度出发,从已经存在的一些事物当中抽取我们所关注的细节,形成一个新的事物的思维过程。抽象是一种从具体到抽象、由复杂到简单的思维方式。
      三种类型的抽象:
    1)从问题领域到软件模型中的对象的抽象
    2)从对象到类的抽象
    3)从子类到父类的抽象

    在java语言中,抽象有两种意思:
    1)抽象,是一种思维过程,包含上面三种方式的抽象
    2)抽象,是一个形容词,可以用来修饰类以及方法,如果一个方法被abstract修饰的话,则说明这个方法没有被具体实现,如果一个类被abstract修饰,则说明这个是抽象类,不能被实例化。

    7、继承、扩展、覆盖
      在父类和子类之间同时存在着继承和扩展的关系。子类继承父类的属性以及方法,同时子类中还可以扩展出新的属性以及方法,并且还可以覆盖父类当中方法的实现方式。
      继承与扩展同时提高了系统的可重用性和可扩展性。公有继承 私有继承 保护继承
      继承与扩展导致了面向对象软件开发领域中的架构类软件系统的发展。

    如何在一些通用的软件架构的基础上进行扩展呢?
      这些通用的软件架构中都提供了一些扩展点,简单的说,这些扩展点就是为了让用户进行继承和扩展的类。这些类已经具备了一些功能,并且能够和软件中的其他的类能够进行紧密的协作,用户只需要创建这些类的子类,然后在这些子类中增加新的功能或者是重新实现某些功能,用户定义的子类能够和系统中原有的类进行和谐融洽的协作。
      比如:J2EE、Servlet、JSP、EJB、Struts、JSF、Spring这些都是一些通用的架构。

    8、组合
       组合 是一种用多个子系统来组装出复杂系统的有效的手段。
      对于一个组合系统,组合系统和他的子系统是聚集关系,子系统之间则是关联关系或者是依赖关系(在UML中的定义)

    面向对象的范畴中,组合具有以下的特点:
     1)在软件的分析和设计的阶段,简化为复杂系统建立对象的模型。在建立对象模型的时候,通常首先识别问题领域的粗粒度对象,然后对该对象进行分解,比较符合人类的思维。
     2)在软件编程的阶段中,假话创建复杂系统的过程,只需要分别创建独立的子系统,然后将其组合起来,就构成了一个复杂的系统。而且允许第三方参与系统的建设,提高了构架复杂系统的效率。
     3)向使用者隐藏系统的复杂度。
     4)提高程序代码的可重用性,一个独立的子系统可以被组合到多个复杂的系统当中。

    9、多态、动态绑定
      多态,是指系统A访问系统B提供的服务的时候,系统B可以通过多种方式来提供服务,而这一切对于系统A是透明的。
      动态绑定,一个接口=new 实现类,这个实现类在运行的时候并不知道,可能是实现类A,也可能是实现类B,java虚拟机的这种运行机制被称为动态绑定。
      抽象机制和动态绑定机制能够提高系统之间的松耦合性。

    需要注意的一点是:抽象机制是开发人员在开发过程当中使用的机制,但是动态绑定机制是在java虚拟机运行的过程中提供的机制。

    >>>> 面向对象设计模式的几个核心思想: 高聚合低耦合

      面向对象,将世界归纳为一句话:万事万物皆对象。
      在没有面向对象之前,软件的可维护性是相当的烂,主要原因有四个:过于僵硬;过于脆弱;复用率低;黏度过高
      在软件设计过程当中无论那种设计思维都把可拓展性、灵活性、可插入性作为软件设计的一个基本的指导思想。

      设计模式的研究当中一个非常重要的概念就是:复用,那么什么是复用呢?软件的复用又有那些好处呢?复用又有那些基本的形式呢?复用和可拓展性、灵活性、可插入性又有那些关联或者关系呢?
      首先,复用就是重复使用的意思。软件复用带来了几个比较明显的好处:1,较高的生产率,2.较高的软件质量,3.恰当的使用复用可以改善软件的系统的可维护性。
      一个可复用的软件可以为将来的软件开发节省开发使用的时间和费用,一个越频繁使用的构件那么以后开发投资就相对越少。如果一个软件的复用路越高,那么发现它存在的缺陷就更快,从而也可以更为彻底的排除这种缺陷,这样很明显有利于系统的维护。更为重要的一点是,复用与系统的可维护行有着直接的关系。
      软件复用包括:代码的复制与粘贴;算法的复用;数据结构的复用,模型复用。

        在面向对象的语言当中数据的抽象化和继承的关系使得概念和定义可以复用;多态性使得实现和应用可以复用。而抽象化和封装可以保证和促进系统的可维护性。面向对象的复用的焦点不是函数不是算法等细节,而是体现在宏观意义上的商业逻辑的抽象的层次上,而这些是提高复用性和保证提高可维护性的关键所在。
        在面向对象的设计当中,抽象的层次应该是相对稳定的部分,也是复用的焦点,抽象模块相对于具体的模块独立,从而具体模块的内部结构的变化就不会影响到抽象层次的结构,因而抽象层次的模型复用就会较为容易。

      在面向对象的领域里边,可维护性复用是以设计原则和设计模式为基础的。
    系统的可拓展性由:开闭原则,里氏代换原则,依赖倒转原则和组合/聚合复用原则所保证。
    系统的灵活性由:  开闭原则、迪米特法则、接口隔离原则所保证
    系统的可插入性由:开闭原则、里氏代换原则,组合/聚合复用原则以及依赖倒转原则所保证。

    >>> 1.开闭原则
      开闭原则的核心我们总结为:对拓展开放,对修改关闭。说的直白点就是:在模块不被修改的的前提下可以被拓展。
     优点:
      通过拓展,可以提供新的行为,以满足新的需求,使其具有一定的灵活性和适应性。
      对已有模块,特别是最为重要的抽象模块不能再被修改,使得变化中的软件有一定的稳定性和延续性。
      在开闭原则当中最为关键的就是:抽象化。从另外一个角度讲就是所谓的“对可变性的封装原则”。这样就意味着有两点:
      1、可变性不应该散落到代码的角落,而应该白封装到对象里。继承不应当被看作是封装变化的方法,而应该被认为是从一般的对象生成特殊对象的方法。
      2、一种可变性,不应当与另一种可变性混合(设计模式的类图和继承结构一般都不会超过两层)。

    >>> 2.里氏代换原则是继承和复用的一个基石。
      里氏代换原则:任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。
      这个是对开闭原则的一个补充。开闭原则的关键是抽象化,里氏代换原则则是对实现抽象化具体步骤的规范化。

    >>> 3.依赖倒转原则
      核心是:依赖于抽象,而不依赖于具体的实现。开闭原则是目标,依赖倒转原则是一种手段。违反了依赖倒转原则就不可能达到开闭原则的要求。

    >>> 4.合成/聚合复用原则
      核心:尽量合成/聚合,而不是使用继承关系达到复用的目的。合成/聚合复用原则和里氏代换原则相辅相成,前者要求设计师首先考虑合成和聚合关系,后者则要求在使用继承关系的时候,必须确定这个关系符合这一条件。

      依赖也叫耦合,耦合分为三种,零耦合(如果两个类没有耦合关系),具体耦合(发生在两个具体的或者说是可以实例化的类之间,经由一个类对另一个具体类的直接引用造成的),抽象耦合(发生在一个具体的类和一个抽象类或者接口之间的,使两个必须发生关系的类之间存在最大的灵活性)。

    抽象不应当依赖与细节,而细节应当依赖于抽象。也就是针对接口编程,而不要针对实现编程。以抽象的方式耦合是依赖倒转原则的关键。里氏代换原则是依赖倒转原则的一个基础。
     
      组合/聚合复用原则
        核心:要尽量使用合成聚合,尽量不要使用继承。
        聚合用来表示“拥有”关系或者整体与部分的关系。而合成是一种表示强的多的“拥有”关系。上以篇博文中有提及这两者的区别。

    >>> 5.迪米特法则
        核心:一个软件的实体应当尽可能的减少和其他实体发生相互作用。
        迪米特法则所谈论的就是对对象之间的信息量、流线以及信息的影响的控制。在软件系统当中,一个模块设计的好不好的最主要也是最重要的标识就是该模块在多大程度上将自己的内部数据和其他有关的细节隐蔽起来。

      在类的划分上应当创建有弱耦合的类;
      在类的设计结构上,每一个类都应当尽量降低成员的访问权限,一个类不应当public自己的属性而应该提供取值和赋值的方法。 
    在类的设计上,只要有可能就应当设置成不变类。
    在对其他类的引用上,一个对象对其他对象的引用应当降到最低。


    >>> 6.接口隔离原则
      核心:客户端应该尽可能小的单独的接口,而不要提供大的总的接口。
      接口隔离原则和广义的迪米特法则都是对一个软件的实体与其他的软件实体的通信的限制。广义的迪米特法要求尽可能的减少通信的宽度和深度,接口隔离原则限制的是通信的宽度。遵循这两个法则会使一个系统软件,在功能拓展的过程当中,不会将修改的压力传递到其他对象。

        以上就是设计模式当中应该注意的几个原则,也是指导设计的一个关键性的原则。在设计软件的时候,应该充分的考虑这几个基本原则,同时也要考虑到软件或者其他工具本身,以及软件经济成本和时间成本等因素的一些制约,所以需要综合来考虑分析,用最合适的方式来开发和维护软件,避免成本虚高,设计过度的情形出现,总之,在允许的条件情况下用最合的的设计模式进行软件开发是最值得推荐的。

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    千次阅读 2017-03-10 11:49:41
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    四大编程思想简述

    1)POP--面向过程编程(Process-oriented programming ):
    面向过程编程是以功能为中心来进行思考和组织的一种编程方法,它强调的是系统的数据被加工和处理的过程,在程序设计中主要以函数或者过程为程序的基本组织方式,系统功能是由一组相关的过程和函数序列构成。面向过程强调的是功能(加工),数据仅仅作为输入和输出存在。这种过程化的思想是一种很朴素和普遍的思想和方法,人类很多活动都是这种组织模式,比如工厂生产,企业服务等。面向过程以数据的加工处理过程为主线,忽略了过程的所属、边界和环境,混淆了服务功能和自我功能(比如人可以砍树,这就是一种服务功能,有输入也有输出;它可以提供给外部,而行走,则是自我功能,没有输入也没有输出),外部环境和内部组织,以及环境数据和原料性数据之间的区别。从思维上来讲,面向过程更强调细节,忽视了整体性和边界性,但这与现实世界有很大的出入,因为现实世界中,这种过程都不是孤立存在的,而是从属于某个对象,因此,面向过程虽然反映了现实世界的而一个方面(功能),但无法更加形象的模拟或者表示现实世界。

    2)OOP--面向对象编程(Object Oriented Programming):
    世界是由一个个对象组成的,因此面向对象的思维方式更加接近现实世界,面向对象编程的组织方式也更加贴近现实世界。面向对象以对象为中心,将对象的内部组织与外部环境区分开来,将表征对象的内部属性数据与外部隔离开来,其行为与属性构成一个整体,而系统功能则表现为一系列对象之间的相互作用的序列,能更加形象的模拟或表达现实世界。在编程组织中,对象的属性与方法不再像面向过程那样分开存放,而是视为一个整体(程序的最终实现其实还是分离的,但这仅仅是物理实现上的,不影响将对象的这两个部分视为一个整体),因此具有更好的封装性和安全性(表征内部的属性数据需要通过对象的提供的方法来访问)。面向对象强调的是整体性,因此面向对象与面向过程在很多方面是可以互补的。同时由于对象继承和多态技术的引入,使得面向对象具有更强、更简洁的对现实世界的表达能力。从而增强了编程的组织性,重用性和灵活性。 面向对象依然保留着面向过程的特性,面向过程中的功能变成了对象的方法,加工处理功能变成了对象的服务性方法,而这部分方法依然需要外界的输入,同时也对外界进行输出,只是输入和输出也变成了对象。在面向对象编程中,大多时候,我们并不需要关心一个对象对象的方方面面,有些对象在整个系统中都是充当“原料”和“成品”的角色,其本身的行为并不在我们关心的范围,而另外有些对象处于一种加工厂地位,我们也仅关心这些对象的服务性功能,不需要太多关注对象内部属性和自我行为,针对这些对象关注点的不同会对对象进行分类,比如前面提到的两类对象,就是从在系统中所处的角色不同而分类,前者叫实体对象,后者称为操作对象。从方法论来讲,我们可以将面向过程与面向对象看做是事物的两个方面--局部与整体(注意:局部与整体是相对的),在实际应用中,两者方法都同样重要。面向过程和面向对象是编程方法中最基本的两种方法,处于编程方法体系的底层。

    3)SOA--面向服务架构
    面向服务以服务为出发点,组织和协调相关的对象来提供目标服务,对外提供必要的参数输入接口,将服务的结果作为输出,而“服务”本身的计算过程和组织则被封装在一起,对用户透明。其实面向服务也是以功能(服务)为中心,但其强调的是功能的整体性,封装性、自包性,而不是过程性和协作性,整体性指的是服务对外是作为一整体来体现的;封装性指的是服务完成的计算和处理过程、自有属性都不直接暴露给外部,除了通过公共的服务接口进行交互外,用户无法也不用知道内部的具体组织和协调的;自包性指的是服务的完成不依赖于服务的调用方,服务系统的本身就可以完成服务所需的功能;因此面向服务在程序组织上处于更高的层次,是一种粗粒度的组织方法。面向服务与面向过程、面向对象本质上没有什么不同,区别就在于考虑问题的层面不同。面向对象和面向过程多用于系统内部的组织和管理,而面向服务主要用于系统间的组织和管理。面向服务是更大的对象或者过程。面向服务设计的三大原则是无状态、单一实例和明确的服务接口。明确的服务接口是强制和必须的,但无状态和单一实例则不属于强制性原则,虽然说服务提供状态管理会增加服务的复杂性,多实例也一样会增加服务的复杂性(需要增加同步并发处理等,而且会导致访问不确定性),但很多情况下这又是无法避免的。现在的面向服务架构,主要用于系统间的交互和集成,有一系列的标准(XML,SOAP,WSDL,XSD,WS-policy,WS-BPEL等)。

    4)AOP--面向方面.
    面向方面应该属于面向对象的范畴,从对象组织角度来讲,我们一般采用的分类方法都是使用类似生物学分类的方法,以“继承”关系为主线,我们称之为纵向。但事实上,对象之间除了这种纵向分类之外,我们同样可以从横向的角度去观察这些对象,这就是面向方面(切面)编程的基本出发点。原来要解决这类问题,我们一般是采用接口来完成,但这有两个问题,一是对象设计的时候一般都是纵向思维,如果这个时候需要就需要考虑这些不同类的对象的这些共性,不仅会增加设计的难度和复杂性,还会造成类的接口过多而难以维护,二是需要对现有的对象动态增加这种行为或者责任的时候非常困难。现在很多程序的都是以中间语言存在,执行的时候是解释执行或者即时编译执行,这也为增加这种切面行为或者责任提供了比较好的切入口。面向方面跟Api hook很类似。



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