面向物件的程式設計概念 －java學習之路

一、物件

　　在面向物件的程式設計設計中，物件當然是最基本的概念。不知道何為物件，怎麼面向物件呢。
　　物件一詞最早來源於哲學，講到“一切皆物件”，在這裡不討論哲學的問題了。在生活中，我們可以看到很多物件的例子，如狗，貓，桌子，人等。
　　生活中的物件都有兩個共同的屬性：狀態和行為。人有名字，有體重，有身高等狀態，人要吃飯，要學習等行為。根據面向物件程式設計的思路來確定生活中的物件的狀態和行為，把一個具體的物體抽象出來，用程式語言對它進行操作等。
　　在概念上，軟體中的物件與生活中的物件類似，都有狀態和行為兩種屬性。在程式語言中，用變數(variable，有些程式語言叫欄位field)儲存狀態，用函式(function，有些程式叫方法method)來定義行為。
　　物件之間進行通訊是通過方法對物件內部狀態的操作。這種通訊方法隱藏了物件內部的狀態，在面向物件的基本原則中要求所有通訊都通過物件的方法來實現，這種原則通常稱為資料封裝。
　　外界如何使用物件，取決與物件的狀態和改變狀態的方法。將程式碼構建成獨立的軟體物件，具有很多的優點：
　　１．模組化。每個物件都是獨立存在的，它的編寫和維護都獨立與其它的物件。獨立的物件能夠很容易的在系統內傳送。
　　２．資訊隱藏。使用者只能夠與物件的方法互動，物件的內部實現細節被隱藏，使用者不知道物件實現的細節，也不會輕易的修改物件，這樣能使程式更加安全。
　　３．程式碼重用。當物件已經建立，就可以直接使用該物件。這樣寫程式時就能呼叫前輩們已經寫好的有複雜的特殊功能的物件，這樣就可以避免不斷的重寫程式碼，還是實現的相同的功能。
　　４．易於除錯。當有些物件出問題時，我們不需要修改怎個程式，可以直接移除那個物件並用其他物件替代。

二、類

　　在生活中有許多物件，他們屬於同一型別，有著類似的狀態和行為，這樣我們就可以把他們歸為一個類。在面向物件的術語中稱為類，所有的個體物件是類的例項，類是物件的抽象。
如在下面的程式碼中Person類實現了人的一種方法：

class Person {
    // 狀態
    String name;// 人的姓名
    String sex;// 人的性別
    int age;// 人的年齡

    // 行為
    public void setName(String name) {// 設定人的姓名
        this.name = name;
    }

    public
 
 void setAge(int age) {// 設定人的年齡
        this.age = age;
    }

    public void setSex(String sex) { // 設定人的性別
        this.sex = sex;
    }

    public void displayPersonMessage(){ //輸出人的資訊
        System.out.println("姓名：" + name + "年齡：" +  age + "性別" +  sex);
    }
}

　　該類的設計是對人這個物件的討論，name, age和sex等欄位表示物件的狀態，setName, setAge, setSex和displayPersonMessage等方法定義了物件與外界的互動方式。上面的程式碼中沒有main方法。類並不是一個完整的應用程式，只是人這個物件的藍圖。
下面的PersonDemo類中

public class PersonDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Person personOne = new Person();// 例項化物件
        Person personTwo = new Person();
        // 通過例項化的物件呼叫該物件的方法

        personOne.setName("第一個人");//設定姓名
        personTwo.setName("第二個人");

        personOne.setAge(20);//設定年齡
        personTwo.setAge(30);

        personOne.setSex("男");//設定性別
        personTwo.setSex("女");

        personOne.displayPersonMessage();//輸出資訊
        personTwo.displayPersonMessage();
    }
}

執行完畢後會輸入兩個人的姓名，年齡和性別如下：
姓名：第一個人　　年齡：20　　性別：男
姓名：第二個人　　年齡：30　　性別：女

３、繼承

　　一般來說，不同的物件也有相同的地方，比如學生和老師都是人，都有名字，年齡和性別等屬性。但他們也有不同的地方，他們的職業不同，如學生有學號，教師有職稱等。
在面向物件程式程式設計中，類可以繼承其他類的狀態與行為。上面的Person類就是Student類，Teacher類的超類(superclass),在java語言中，一個類只能有一個直接超類，每個超類有潛在的無數個子類(subclass)。
建立子類的語法如下，類宣告時按順序新增extends和要繼承的類名:

class Student extends Person {
        //新的欄位和方法定義
    }

　　這樣定義後，Student類擁有與Person相同的欄位和方法。寫Student類時只需要關注那些不同的屬性。這種定義方式會增強程式碼的可讀性。要注意的是，文件化子類定義狀態和行為要小心，因為子類的原始檔不會包括超類的程式碼。

4、介面
　　如前面說到，物件通過方法與外界互動，也就是說方法是物件與外界的介面，比如電腦上的電源按鈕，就是人與電腦內部電路的介面，人可以通過電源控制電腦。
　　絕大多數情況下，介面被定義成為一組方法體為空的相關方法的集合，如果將人定義成介面，其形式如下：

interface Person {
    public void setName(String name);// 設定人的姓名

    public void setAge(int age);// 設定人的年齡

    public void setSex(String sex); // 設定人的性別

    public void displayPersonMessage();//輸出人的資訊
    }

　　實現介面時，在類宣告中使用關鍵字implements，形式如下：

class Student implements Person {
    //類的其他部分
    //介面方法的實現
}   

　通過實現介面，類可以更形式化地定義行為。介面構成了類與外界的契約，而且該契約在構建程式時由編譯器強制執行。如果類宣告實現了一個介面，那麼介面中的所有方法都必須出現在該類中，否則編譯不通過。

５、包
　　包是相關類與介面的名稱空間。概念上包和資料夾類似，可以將不同的.java檔案放在不同的包中，按照包的邏輯形式組織相關類和介面有很大的意義。
　　java平臺提供了強大的類庫(包的集合)用於應用程式開發。該類庫通常稱為應用程式介面(Application programming Interface, API)。類庫中的包包含了程式設計中的常見任務。
　　java平臺應用程式介面規範(Java Platform API Specification)給出了Java SE平臺提供的所有包、介面、類、欄位、方法的完整列表。我們在寫Java程式時可供參考。