面向对象设计

如何应对

面向对象设计的问题非常重要，它能反映出面试者的代码质量。若是对此类问题支支吾吾，面试多半就凶多吉少了。

应付面试中的含糊不清

面向对象设计的问题经常是有意含糊的，以此测试你是否会做假设，或者考验你是否会进一步地询问，以明确需求。否则当面对模棱两可的约束时，你又如何设计一个类呢？抛出你的问题来消除这些含糊，然后再设计类来处理剩余的含糊之处。

面向对象设计

假定要为一副扑克牌做设计，考虑下面的问题:

1. 这副牌是用来干嘛？请询问你的面官。先不妨让我们假定这副牌是通用的，可以用来玩各种不同的扑克牌游戏

2.核心对象是什么？— 其中的子类型又是什么? 比如，核心对象可能是:扑克牌，一副扑克牌，数字，花色，点值（PointValue:不知道是指什么）

3. 有遗漏的地方吗？想想看，你如何使用这副牌来实现各种不同类型的游戏？如有必要可以对类的设计做更改

4. 思考一个更深入些的问题:如何实践你的方法？如果有一个方法叫CardDeck:getCard(Suit s,Number n),实现时你又如何去获取想要的牌呢？

现实世界的面向对象设计

现实世界的面向对象设计与软件行业的面向对象设计很类似，假设有一个停车场，你要对此做面向对象的设计：

1.目标是什么？比如:查看停车点是否可用，查看在停车站内，每种车型的数量,查看有障碍的停车点，等等。
2.思考其中的核心对象是什么(车，停车点，停车场，计时器等—车有不同的类型，停车点也分好几种，比如有障碍的停车点)
3.有所遗漏吗？我们如何表示停车的时间和付费限制？也许我们可以添加一个Permission(许可)类，该类用于处理各种不同的付费系统。
许可类也可有多个子类，比如PaidPermission(付费停车)以及FreeParking(免费停车)。停车场会有一个GetPermission函数，可以按照时间
来返回当前的许可对象。
4.我们如何得知车辆是否在停车点？思考一下数据采取哪种表示形式，可以使得该方法最有效。

7.1 请设计一个数据结构，用于一副通用的扑克。为了实现特定的扑克牌游戏，你又如何设计它的子类？

答案:

如果要实现21点游戏，我们需要知道牌的点数。JQK都是十点，A是11点(大部分情况是是这样的，但这是Hand类的工作，而不是
下面类的职责)

7.2 假设有一个呼叫中心，其中有三类员工:新人，技术领导(TL),产品经理(PM)。可能会有多个员工，但只有一个TL或PM。每个打进来的电话都先分配给有空的新人，当该新人无法处理电话中的事务时，他将此会叫转给技术领导，如果技术领导没空或不能处理，则电话应该分配给产品经理。请设计类和数据结构来解决此问题，实现的方法为getCallHandler()。

这三种员工都有自己的职责所在，所以这些特定的功能都跟具体的职位相关。在对应的类中，我们应该保持这种特性。

但这三种员工也有一些共性，比如他们都有家庭地址，姓名，职称，年龄等。这些属性可放在一个单独的类中，并作为父类被继承。

最后，应该有一个CallHander类，它将呼叫转移到相应的员工。

注意:对于面向对象设计的问题，可能会有很多种设计对象的方式。你应该和你的面官讨论各种方法的利弊，设计时，应该尽量考虑代码的长期灵活性和可维护性。

7.3 请使用面向对象的方法，设计一个音乐播放机。

首先，让我们看看一套基本的系统有哪些部分
    1.CD播放器
    2.CD
    3.Display()(歌曲的播放长度，剩余时间和播放列表)

接下来，我们进行更细的分解
    1.播放列表的创建(包括添加，删除，打乱等子功能)
    2.CD选择
    3.音道选择
    4.将歌曲放入队列
    5.从播放列表中获取下一首
用户也可被引导做下面的事情:
    1.添加
    2.删除
    3.创建和编辑信息
我们如何基于对象将这些功能分类呢(哪些数据和功能结合在一起)？
面向对象设计的思路是，将数据和其相关的操作功能打包在一个单独的实体类中。

7.4 请使用面向对象的方法，设计一个象棋游戏。

7.5 请设计在线读书系统的数据结构

问题中没有太多功能描述，所以我们假定需要实现一个基本的在线读书系统，它具有以下功能:
1.用户创建和延续
2.寻书
3.读书
为了实现这些功能，我们可能需要其他的函数，比如获取，设置和更新等。所需的对象包括User,Book和Library.

下面的代码和面向对象设计描述了这些功能:

对于此类系统，我们做的设计是一种简化实现。我们有一个User类，用于维护所有用户相关的信息，并有一个标识符保证用户的唯一性。我们可以添加一些功能，比如用户注册，收取用户费用和设置月日的看书限额，等等

接下来，我们创建了book类，其中维护了所有书的信息。可以加入诸如add/delete/update等函数。

最后，我们创建了一个管理类，用来管理在线读书系统，它有一个监听接口，以监听任何登录请求。它也提供了图书搜索功能和展示功能。由于用户和该类会发生交互，所以搜索必须在此类中实现。

7.6 实现一个拼图游戏，请设计用到的数据结构，并解释拼图算法

概述:
1.我们根据边的类型来将其分组。因为内边和外边相伴，反之亦然，这样我们可以直接去寻找潜在匹配。
  当我们向内走时，我们记下拼图问题的内边周长(exposed_edges),该变量初始化为角落处的边。

7.7在提供了后台的各种部件，类和方法的细节后，你 如何设计一个聊天服务程序？最难解决的问题是什么？

我们的聊天服务器是什么？

这是你和面官需要讨论的问题，不过先让我们做几个假设:设想我们实现的是一个基本的聊天服务，只支持少数几个人。
用户拥有联系人列表，可以看到朋友在线与否，它们可以发送文本信息给好友。我们不必设计群聊，语音聊天等功能。另外，需要注意到联系人列表是双向的:互为好友才能联系。一切都简化了。

那么，这个系统需要支持哪些功能呢？
1.用户A上线
2.根据当前状态，用户A请求其联系人列表
3.A的好友看到A上线了
4.A添加B到联系人列表
5.A向B发送文本消息
6.A更改状态信息或状态类型
7.A移除B
8.A下线

从这些需求中我们了解了什么？
我们必须有用户，添加请求状态，在线状态和消息等概念。

核心组件是什么？
我们需要一个存储条目的数据库，以及一个总是在线的服务程序。在服务端和客户端，我们推荐使用XML作为传输格式，因为它对于人和机器都是易读的。

核心对象和方法是什么？
下面列出了核心对象和方法，注意到我们隐藏了很多细节，比如如何将数据实际推送给客户端。

最难解决的问题是什么(或者最有趣的问题)？
1.如何获取某人是否在线—意思是，真实的获取？
用户下线时，我们希望能知道其状态，但实际上情况并非如此。用户的连接可能会断。为了确保其下线，我们通常会尝试使用ping来连接客户端。

2.如何处理不一致的信息？
内存和数据库中的信息有可能不一致，发生信息同步问题时会有什么表现？到底以那个数据为准？

3.如何使服务器可升级？
虽然我们设计的系统没有太考虑可升级性，但在实际开发中，这是一个重要的问题。我们需要将数据分布到多台服务器，如此，数据不同步的问题又会凸显出来。

4.如何防止服务器被攻击？
客户端会向我们推送数据—–如果它们向我们发动DOS系统怎么办？如何防止呢？

7.8 奥赛罗的玩法如下:每个奥赛罗一面是白色，一面是黑色。当某个奥赛罗的左右或上下被其反色的奥赛罗包围时，称它被捕获了，它需要翻过来。
在轮到你玩时，你必须捕获至少一个你对手的奥赛罗。当玩家都不能再下子时，游戏结束，赢家为拥有奥赛罗最多的一方。请使用面向对象设计来
实现奥赛罗游戏。

奥赛罗有如下主要步骤:
1. Game()为主函数，来管理游戏中的所有活动
2.构造函数对游戏进行初始化
3.获取第一个玩家的输入
4.验证输入
5.更改棋盘格局
6.检验是否有人获胜了
7.获取第二个玩家的输入

注意:奥赛罗的完整代码参见代码附件

7.9 请为一个内存文件系统设计数据结构和算法，尽量结合代码讲解。

对与数据块的分配，我们可以使用位掩码数组和线性查找(参见“实际文件系统设计”)或B+树(参见维基百科)

7.10 使用C++,实现一个垃圾回收器，并描述用到的数据结构和算法。

在C++中，使用引用技术实现垃圾回收的，基本上总是以智能指针的形式出现，它执行的就是引用计数。使用智能指针而非一般指针的原因是，
概念上的实现简洁和易于使用。

使用智能指针后，所有的垃圾回收都在后台完成—通常是在构造函数，析构函数，赋值运算符，显式对象管理函数等中出现。

有两类函数，每类都有简单:

C++的引用计数有几种实现:

1.简单引用计数

优势：性能
缺点:内存开销大，因为使用了两个指针

2.二选一的引用计数

优势：没有因为两个指针造成的内存开销
缺点:由于外加了一层，性能会有损耗

3.侵入式引用计数

优势：没有上一个的劣势
缺点:使用侵入式引用计数的类需要修改

3.所有权列表引用计数。这种方法可取代第1到第3种方法。前三种方法中，只有检验计数是否为0才是重要的—实际上具体为多少并不重要。方案4的主要思想正在于此。

给定对象的所有智能指针都存放在双链表中。智能指针的构造函数将节点添到链表，而析构函数负责从链表中移除节点，并检验链表是否为空。如果为空，则删除对象。

From: http://article.yeeyan.org/view/49656/195817