Java 程式設計(二)  ：第 七章 類別與物件產生      下一頁

 

第七章  類別與物件產生

7-1 物件導向設計理念

內容：

7-1-1 軟體 IC – 物件

利用物件變數來描述真實環境，可能會超出原來環境的事實而不知曉。在許多情況下，所描述的真實現象需要有相當的限制，才不會超出原來的意義。譬如，真實環境會有下列限制：

(1) 日期限制：所表示的日期應該是 1 ~ 12 月，每月至多 31 天；如果某一表示日期的變數超出這個範圍，應該被拒絕才對。

(2) 身材限制：一般人的身高大多不會超過 3 公尺，體重也大多不會超過 300 公斤，如果超過這個範圍也應該被拒絕才對。

(3) 薪資限制：依照勞委會規定，勞工薪資應該不可以低於最低薪資，如果過低的話，應該拒絕才對。

(4) 年齡限制：一般『人』的年齡應該不會有負數，或則低於 150 歲，如果超過這個範圍，也應該拒絕才對。

當我們利用某些變數去描述上述現象時，希望能具有上述限制的功能。也就是說，描述真實環境的變數，本身需要有判斷處理的功能，當所描述的環境因素超過了真實現象，必須主動拒絕。

在許多情況下，僅拒絕不合理的變數產生，並不一定能滿足現實環境的需求，可能需要變數能自我調整，並使其合理化才是正當的做法。由上述的需求可以看出，變數不再僅是某一記憶體空間的內容，也不僅被動的填入某一數值內容就能滿足，它必須具有適當的處理能力。

如此一來，描述環境的變數則成為處理單元（Process），它是一個堅固的個體，裡面包含著適當的記憶體（變數）與程式（方法），並且針對某一種特殊功能而製作，我們就將它稱為『物件』（Object）。利用物件所描述真實環境，與編寫程式的技巧，則稱為『物件導向』（Object-oriented）。

當物件被產生之後，就擁有自己的獨立運作記憶體空間，與產生物件的主程式記憶體空間並不相衝突。由前文可知，物件是能提供某一種特殊功能的獨立個體，類似組合電子電路的『積體電路晶片』（IC）。我們也可以取得現有的物件個體，組成一套系統功能較強的軟體套件，因此，吾人將物件個體稱之為『軟體 IC』。硬體方面的 IC 晶片可被組合一個較大、功能較強的電路板，當需要更複雜設備時，又可以組合多個電路板，成為一套功能更強的資訊設備。同樣的，軟體 IC 的物件個體也同樣具有這些功能；我們組合多個物件個體，成為一套功能較強的軟體套件，但基本上他還是具有物件個體的特質。我們還是可以組合多個物件導向的軟體套件，成為另一套功能更強的軟體系統。更重要一點，這些軟體 IC 並不需要自行開發，可多人共同開發，或經由購買專屬套件取得。簡單的說，利用物件導向技術所開發出來的物件個體，它可以像 IC 晶片般的流通。當然啦！物件個體還有繼承性與多形性特質，我們於第九章再來討論。

7-1-2 物件的成員

簡單的說，物件即是活動式（Activity）描述真實環境的個體，為了使它具有主動式功能，物件個體內必須具有相當的處理能力。圖 7-1 為物件個體（Object body）內容的抽象圖，包含有：

(1) 變數成員：描述物件所欲表示的現象，可能是有形、無形、真實或虛擬事件。

(2) 方法成員：基本上，變數成員並不能直接被存取，必須透過方法成員來存取，否則會破壞變數成員的完整性。

(3) 動態記憶體空間：當物件被執行時，可能需要的某些動態記憶體，當作區域變數使用。為了讓它能獨立運作，不可以與其他執行中的程式相衝突，必須特別給予保護。

圖 7-1 物件個體的內容

7-1-3 變數成員的屬性

變數成員(Variable member)是提供物件所能描述真實環境的參數，可以由基本資料型態（如 int、float、char、array...等）、或其他物件所組成。依照變數可被存取的屬性區分為：

(1) 隱藏性變數（private 屬性）：此型變數僅允許物件內的方法成員存取，不允許外部程式擷取其內容。

(2) 公開性變數（public 屬性）：允許物件內或外部程式存取其內容。

(3) 共用性變數（static 屬性）：此類型變數不因物件產生而改變其內容。具有靜態變數的類別，產生多個物件後，還是使用同樣的靜態變數，又稱為『類別變數』。

圖 7-2 表示某一類別或物件執行當中可能出現的現象，假設某一類別導入（import）另一個類別，並由新類別產生另一個物件（object_1）。新的物件裡有 3 個變數成員，其中 v1 與 v3 成員為隱藏性變數（private）；外部程式無法直接存取，必須呼叫該物件的方法成員（method_1() 或 method()），透過它們存取 v1 或 v3 內容。另外，v2 是屬於公開性變數（非隱藏性），物件外程式可以直存取其內容。

圖 7-2 變數成員的屬性

雖然物件所提供的特殊功能，大多是利用方法成員來實現。但隱藏性變數一定需透過某些方法成員，才可以外界溝通，因此稱提供此功能的方法為『物件輸出/輸入埠口』（如圖 7-1 所示）。物件方法提供填入物件變數內容功能者，稱之為『輸入埠口』；反之，提供攫取變數內容的方法，則稱之為『輸出埠口』。

7-1-4 方法成員的屬性

方法成員(Method member) 是物件個體內的函數，可執行某一特定功能的程式。最基本的功能是提供變數成員的輸入與輸出介面，亦可區分為：

(1) 公開性方法（public 屬性）：此類型的方法可任被所屬物件內或外部呼叫。

(2) 私有性方法（private 屬性）：僅允許所屬物件內其他方法呼叫。

(3) 保護性方法（protected 屬性）：允許所屬物件或原類別衍生出來物件的方法呼叫。

圖 7-3 方法成員的屬性

吾人以圖 7-3 來說明方法成員的屬性如何。假設某一執行中的類別經由某一類別產生了兩個物件（object_1 與 object_2），外部方法（external method）可以直接呼叫執行物件內的公開性方法（public method），但無法呼叫私有性與保護性方法。然而私有性法（private method）可以被相同物件內的其他方法呼叫；保護性方法（protected method） 可以被由相同類別產生物件內的方法呼叫。

7-1-5 類別與物件的關聯

簡單的說，類別（Class）就是物件的藍圖，或稱為描述檔。我們利用類別描述所期望建立物件的內容，需要時再利用類別產生物件（new 的功能）。就好像蓋房子一樣，類別即是設計房子的藍圖，利用此藍圖經由實地建造之後，便完成所設計的房子，該房子即是物件的意思。一份建築藍圖可以多次使用，蓋出許多相同樣子的房子；也就是說，一只類別可以產生多個名稱不同但功能相同的物件（如圖 7-4 所示）。

一份建築藍圖可經由增減功能成另一份建築藍圖，再利用新的建築藍圖去蓋另一種房屋；同樣的道理，一份類別可經由增加或修改功能成另一個新的類別，再利用新類別去產生另一種不同型態的物件，這就是類別的繼承性。

但建築圖與類別之間還是稍有不同，建築圖必須經過施工建設才能完成一間房屋才能居住；類別則不然，它不一定需要經過建設產生（new() 操作）才能使用，許多地方可以導入類別並直接執行，這方面本書預留在第九章介紹。本章僅介紹需經由類別產生物件後才可以執行。

圖 7-4 類別與物件的關聯

 

翻轉工作室：粘添壽

 

Java 程式設計(二) 含物件導向

 

 

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