Java 教學-物件導向概念

前言

我們學程式的時候有時候會聽到物件導向，到底什麼是物件導向，又有什麼好處呢？

物件導向其實就是希望讓程式對應現實的物件，

方便開發維護所設計的功能，包含封裝、繼承、多形

1.封裝

首先，就像我們開車子不需要知道車子引擎是怎麼運轉的，只要知道怎麼發動和操作就好。所以我們也希望把程式當成一個黑箱子一樣，只提供給我們使用者應該要知道的東西就好。

舉例來說，以下的TestCar程式會產生一個車子的物件並印出他的最高時速：

public class TestCar {
    public static void main(String[] args) {
        Car car1 = new Car(1);
        
        System.out.println("這輛車子的最高時速是：");
        
        System.out.println(car1.getMaxSpeed());
    }
}

class Car
{
    // 車子編號
    private int number;

    public Car(int number){
        this.number = number;
    }

    // 取得車子型號
    public int getMaxSpeed() {
        return number * 20 + 10;
    }
}

而在一開始使用Car car1 建造一個Car的物件空間，我們可以把他當成停車格，而這個停車格的名字叫做car1。

不過裡面還沒有停車，所以必須透過new Car產生一台車，然後用 = 符號把他丟到這個停車格內，而Car 後面的括號裡的數字，就是我們可以傳進的參數。

Car car1 = new Car(1);

為什麼我們可以傳入參數？因為我們在底下的class Car中定義了預設的產生物件方法

public Car(int number){
    this.number = number;
}

所以他會把傳進來的數字，存到 number 裡面。

(有 this 代表物件裡面的 number， 沒 this 的代表物件外面的 number)

 // 車子編號
    private int number;

前面加上private，代表無法直接存取，目的是讓使用者不要直接碰，

因為我們現在是開發車子的人，只希望使用者能開車，而不希望他們自己隨便碰引擎，所以我們把不想讓別人存取到的部分都封裝起來。

在這裡，因為已經被我們封裝了，所以我們必須做一個控制器讓使用者取得他們要的東西，在這裡我們寫了一個 getMaxSpeed 方法，能取得車子的最大時速，並且前面加上 public ，表示這個方法是公開的，大家都能用！

 // 取得車子型號
public int getMaxSpeed() {
    return number * 20 + 11;
}

上面回傳的型號剛好是編號的20倍再加上10，這個是我們開發者自己寫的，使用者不知道也不需要知道這一點，他們只想知道這輛車最快時速開多少，不需要知道是編號多少的車影響這一點。

透過設計不同變數當物件的屬性，不同的方法當物件的功能或動作，再透過 private 蓋起來，整理好之後前面加上 public 就可以讓使用者使用。

日常生活中的例子：

夾娃娃機不能直接拿裡面的東西，我們只能透過外面的操縱桿去控制。

2.繼承

繼承的用意就是為了有邏輯性的重複利用而設計的功能，

可以以剛才的車子例子修改一下，再做個說明：

public class TestCar {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new SportsCar(1);
        
        System.out.println("跑車最大時速是：");
        
        System.out.println(car.getMaxSpeed());
    }
}

class SportsCar extends Car{

    public SportsCar(int number) {
        super(number);
    }
    
    // 取得車子速度
    public int getMaxSpeed() {
        return number * 30 + 20;
    }
}


class Car
{
    // 車子編號
    protected int number;

    public Car(int number){
        this.number = number;
    }
    
    // 取得車子編號
    public int getNumber() {
        return number;
    }

    // 設定車子編號
    public void setNumber(int number) {
        this.number = number;
    }

    // 取得車子速度
    public int getMaxSpeed() {
        return number * 20 + 10;
    }
}

首先我們希望製造一台跑車，因為我們已經有 Car (一般車子)了，我們可以直接繼承他

並且修改我們希望不一樣的地方就好：

class SportsCar extends Car{

    public SportsCar(int number) {
        super(number);
    }
    
    // 取得車子速度
    public int getSpeed() {
        return number * 30 + 20;
    }
}

使用 extends 關鍵字，就是可以把 Car 有的部分再複製一份過來，所以大部分都不用寫了，除了兩個要寫，一個是我們的跑車建造工具名稱要改一下：

public SportsCar(int number) {
    super(number);
}

另一個是我們希望跑車速度比一般車快，所以速度的方法也要改：

// 取得車子速度
public int getSpeed() {
    return number * 30 + 20;
}

另外，因為繼承後，有部分相同的變數會用到(如number)，所以必須改一下剛才的private：

class Car
{
    // 車子編號
    protected int number;

private改成protected的用意，是讓繼承的物件也能讀取到，所以跑車也可以利用車子的編號產生最高速度了！

所以最後，前面停車格一樣固定，後面的new Car要改跑車的名字，其他都可以不用變

(能停所有車子的停車格，就能停跑車，但是能停跑車的停車格，不一定能停所有車子)

Car car = new SportsCar(1);
        
System.out.println("跑車最大時速是：");
        
System.out.println(car.getSpeed());

其他日常生活的例子

貓和狗都是動物，可以繼承動物，就可以少寫共通的部分

3.多形

簡單來講，多形就是希望我告訴所有物件做一件事情，但是大家會根據自己的身分去找事情做，如同老板說，今天要好好工作，但是每個人應該是做自己份內的事情，而不是亂做別人的事。

再用剛才的例子舉例：

public class TestCar {
    public static void main(String[] args) {
        
        
        Car car1 = new SportsCar(1);
        System.out.println("跑車最大時速是：");
        System.out.println(car1.getMaxSpeed());
        
        Car car2 = new Bus(1);
        System.out.println("公車最大時速是：");
        System.out.println(car2.getMaxSpeed());
    }
}

class SportsCar extends Car{

    public SportsCar(int number) {
        super(number);
    }
    
    // 取得車子速度
    public int getMaxSpeed() {
        return number * 30 + 20;
    }
}

class Bus extends Car{

    public Bus(int number) {
        super(number);
    }
    
    // 取得車子速度
    public int getMaxSpeed() {
        return number * 10 + 10;
    }
}

今天公車和跑車都停到我們特製的停車場內，然後偵測最高速度，

這個偵測器會根據車子的種類，自動回傳正確的計算方式：

我們會發現下面兩個左邊都是 Car ，代表他們都停到一樣的停車場，只是格子不同。

Car car1 = new SportsCar(1);

Car car2 = new Bus(1);

這兩行也都是呼叫相同的方法，不過結果卻會回傳不同的數字。

System.out.println(car1.getMaxSpeed());

System.out.println(car2.getMaxSpeed());

主要就是因為兩種車子裡面的取得最大速度方法不同：

// 取得車子速度
    public int getMaxSpeed() {
        return number * 30 + 20;
    }

// 取得車子速度
    public int getMaxSpeed() {
        return number * 10 + 10;
    }

這樣子的好處是，當有更多的車子和更多種車子的時候，我們還可以把他丟到一個陣列，用迴圈跑一遍，他就會全部很適合的處理完，不用再一行一行分開寫。

根據物件的型態，呼叫不同的方法，就稱為多形

日常生活中的例子

動物一樣都有叫這個動作，但是叫聲不同