軟體構造3.4面向對象的程式設計筆記

Chapter3:抽象資料類型（ADT）和面向對象的程式設計（OOP）

3.4Object-Oriented Programming(OOP)面向對象的程式設計

1.object,class,attribute,method的基本概念

1.object

object為現實中的物體，有狀态和行為兩種特點。

例如：

• 狗的狀态有姓名，顔色，饑餓度。
• 狗的行為有叫，搖尾巴，撿東西。

-自行車的狀态有車輪子，車蹬子，速度。

-自行車的行為有換輪子，換車蹬子，踩刹車。

Java中将狀态稱為屬性（fields）,将行為稱為方法（methods）。

2.classes

類定義了屬性（fields）和方法（methods）

Customer為類的名字，下面是屬性和方法。

類方法（class methods）和執行個體方法（instance methods）的差別.

• display（）即為類方法，需在前面加static，可直接用類調用。
• show（）為執行個體方法，需要建立一個執行個體對象，在執行個體對象中調用。

注意：

• 靜态方法無法調用非靜态成員（方法和變量），即調用的必須有static。
• 成員方法可以調用靜态或成員變量（即非靜态變量）。

例如：

MyStatic.staticStr中staticStr必須為靜态變量。

而main函數中聲明的執行個體變量可随意使用class中的靜态或非靜态變量。

• 成員方法在執行時才在棧中配置設定空間 。

• 而類方法在編譯時就已經在棧中配置設定空間，在執行時可直接調用。

  -

  

2.接口(Interface)

1.接口（interface）

1. Interface和Class用來定義和實作ADT。
2. 接口之間可以繼承和擴充。（同樣的方法可以有相同或不同的實作）
3. 一個類可以實作多個接口。
4. 一個接口可以有多種實作類。

例如：

一個複數的接口。它的方法為以下8條，均沒有實作。

它的實作方法如下：

實作方法1：

使用複數的标準表示方法，即實部和虛部來表示。

實作方法2：

使用半徑和弧度來表示複數。

用戶端的應用：

可以注意到，除了實作方法和輸入資料不同以外，不同的實作有着相同的方法和結果。

為什麼要有不同的實作：

1. 有不同的表現。（有快有慢）

2. 有不同的行為。（在同一基礎上可以增加不同的行為）

   例如：HashSet，TreeSet。

自從java8開始，接口中可以有靜态方法

3.枚舉（enumerations）

枚舉的實作方法

向枚舉中的例子中添加資料和方法。

4.封裝和資訊隐藏（Encapsulation and information hiding）

用接口隐藏資訊

1. 使用接口類型聲明變量。
2. 用戶端僅使用接口中定義的方法。
3. 用戶端代碼無法直接通路屬性。

public,protected,default,private作用域.

private可以在不影響實用的情況下變為public，而public不能變為private。

5.繼承和重寫（Inheritance and Overriding）

1.Inheritance

嚴格繼承： 子類隻能添加新方法，無法重寫父類中的方法。

使用關鍵字 extends 進行繼承。

使用關鍵字 @Override 進行重寫。

在父類中final的方法，在子類中無法重寫。

當父類重寫函數不為空時，對于大多數子類可直接複用，而某些子類有特殊性，需要重寫。

當父類重寫函數為空時，子類全部需要重寫。

2Abstract Class(抽象類)

抽象類的特點：

1. 隻有定義沒有實作。
2. 抽象類不能執行個體化。
3. 繼承某個抽象類的子類在執行個體化時，所有父類中的抽象方法必須已經實作。（即子類必須補全父類中的抽象方法）

三者關系：

Abstract Class implements Interface（抽象類實作接口）

Concrete class extends Abstract Class(具體類繼承抽象類)

抽象類的例子：通用方法在抽象類中實作，不通用的方法在子類中實作。

6.多态，子類型，重載（Polymorphism subtyping overloading）

1.Three Types of Polumorphism.(三種類型的多态)

• 特殊多态(Ad hoc)：一個方法可以有多個同名的實作。（方法重載）
• 參數化多态(Parametric)：一個類型名字可以代表多個類型。（泛型程式設計）
• 子類型多态(Subtyping)：一個變量名字可以代表多個類的執行個體。（子類型）

2.特殊多态(Ad hoc polymorphism and Overloading)

重載：多個方法有同樣的名字。但有不同的參數清單或傳回值類型。

• 重載是在編譯階段時決定要具體執行哪個方法（static type checking）。
• 而重寫是在運作時進行動态檢查（dynamic checking)。
• 重寫時父類和子類中的方法具有相同的簽名。
• 簽名不同時則為重載
• 子類重載了父類的方法後，子類仍然繼承了被重載的方法。

重載的規則：

1. MUST 必須有不同的參數清單
2. CAN 相同/不同的傳回值類型
3. CAN 相同/不同的public/private/protected
4. CAN 抛出不同的異常
5. CAN 可以在一個類中重載，也可在子類中重載

重載的例子：

另一個重載的例子：證明了重載是在編譯階段進行的。進行的執行個體化，以前面定義的類為準。

定義Animal類，Horse類繼承Animal類。

分别Animal animalobj=new Animal();

Horse horseobj=new Horse();

Animal animalRefToHorse= new Horse();

分别代入ua.doStuff觀察使用了重載的哪一個方法。

我們注意到最後一個animalRefToHorse列印出來的是Animal。

另一個例子：

證明了重載是在編譯時進行選擇，重寫是在運作時進行選擇。

例如Animal ah=new Horse();ah.eat();編譯時會進行判定，判定Animal類中是否有eat()方法，如果有才在運作時使用子類Horse()中的重寫用法。如果父類中沒有該方法，則直接會編譯錯誤。

3.參數化多态(Parametric polymorphism and Generic programming)

Generics(泛型)

參數多态性是指方法針對多種類型時具有同樣的行為，此時可使用統一的類型表達多種類型。

例子：

泛型接口可用非泛型或泛型的實作類。

1.非泛型的實作類

2.泛型的實作類

4.子類型多态（Subtyping Polymorphism）

子類型的規約不能弱化超類型的規約。

子類型多态：不同類型的對象可以統一的處理而無需區分。

10.一些對象的重要方法

• equals()比較的是内容是否相等
• hashCode()
• toString() 列印内容

tostring的重載

hashcode的重載