类别与物件–封装.PPT

第6章 類別與物件 – 封裝 6-1 物件導向的基礎 6-2 Java的類別與物件 – 封裝 6-3 類別的建構子 6-4 使用物件的成員資料 6-5 在物件使用類別變數與方法 6-1 物件導向的基礎 6-1-1 物件是第二個黑盒子 6-1-2 物件導向分析與設計 6-1-3 物件導向程式語言 6-1-4 UML的基礎 6-1 物件導向的基礎 「物件導向程式設計」（Object-oriented Programming，OOP）是第4章模組化程式設計的一種重要的轉變，一種更符合人性化的程式設計方法，因為我們本來就生活在一個物件的世界，思考模式也導循著物件導向模式。 6-1-1 物件是第二個黑盒子-說明 「物件」（Object）是物件導向技術的關鍵，以程式的角度來說，物件是資料與相關程序和函數結合在一起的組合體，資料是變數，程序和函數在Java語言稱為方法，如下圖所示： 6-1-1 物件是第二個黑盒子-封裝 物件的方法是對外的使用介面，變數和方法都包裹在一個黑盒子，實作程式碼都包裹隱藏起來，稱為「封裝」（Encapsulation）。 對於程式設計者來說，我們並不用考慮黑盒子內部的程式碼是如何撰寫，只需要知道這個物件提供什麼介面和如何使用它。 事實上，開車時並不需要了解車子為什會發動，換擋的變速箱擁有多少個齒輪才能正確操作，車子對我們來說只是一個黑盒子，唯一要作的是學習如何開好車。同理，沒有什麼人了解電視如何能夠收到訊號，但是我們知道打開電源，更換頻道就可以看到影像。 6-1-1 物件是第二個黑盒子-特性 狀態（State）：物件所有「屬性」（Attributes）目前的狀態值，屬性是用來儲存物件的狀態，可以簡單的只是一個布林值變數，也可能是另一個物件，例如：車子的車型、排氣量、色彩和自排或手排等屬性。 行為（Behavior）：行為是物件可見部分提供的服務，可以作什麼事，例如：車子可以發動、停車、加速和換擋等。 識別字（Identity）：識別字是用來識別不同的物件，每一個物件都擁有獨一無二的識別字，Java語言是使用物件參考（Reference）作為物件的識別字，簡單的說，就是物件實際儲存的記憶體位址。 6-1-2 物件導向分析與設計-由上而下分析法的問題 在1970~80年間主要的軟體工程程式分析方法是第4章說明的「由上而下分析法」（Top-down Design），不過這種分析方法有一些問題，如下所示： 由上而下分析法的整個處理過程，只是找出解決問題的程序或函數，也就是各別程序或函數的程式碼，而沒有真正的考量到程式使用的資料本身。 由上而下分析法得到的程序或函數很難被重複使用，因為這些程序或函數都是針對特定問題所量身定製，程序或函數需要大幅修改才能使用在其他問題上。 6-1-2 物件導向分析與設計-解決方式 為了解決上述問題，由上而下的分析法經常需要配合「由下而上分析法」（Bottom-up Design），這種方法是由下而上，先尋找可以重複使用的軟體元件，然後由下而上組合起來，以解決整個問題，如下圖所示： 6-1-2 物件導向分析與設計-資訊隱藏 重複使用的軟體元件就是物件，它如同電腦硬體的「隨插即用」（Plug and Play），只需將它插入軟體系統就可以馬上運作，而不用考慮物件本身的詳細內容，只需符合系統需求，可以把實際處理的資料隱藏起來，稱為「資訊隱藏」（Information Hiding）。 在1980年代初期的物件導向程式設計（Object-oriented Programming）是將原來專注於演算法的程序和函數分解，轉換成了解問題本質的物件，將整個軟體視為一個定義完善的物件集合，整個程式是由這些物件所組成，強調物件的重複使用，在建立好下一層的每一個物件後，由下而上組合成一個完善的物件集合，以解決整個問題。 6-1-3 物件導向程式語言-種類 物件導向程式語言的精神是物件，不過支援物件的程式語言並不見得是一種物件導向程式語言，它可能只是一種物件基礎程式語言，如下所示： 物件基礎程式語言（Object-based Languages）：只提供資料抽象化和物件觀念，例如：VB 6，不過，新版VB.NET、Visual Basic 2005/2008是物件導向程式語言。 物件導向程式語言（Object-oriented Languages）：支援封裝、繼承和多形的觀念。 6-1-3 物件導向程式語言-封裝 封裝（Encapsulation）是將資料和處理資料的程序與函數組合起來建立物件。在Java語言定義物件是使用「類別」（Class），內含屬性和方法，屬於一種抽象資料型態（Abstract Data Type），換句話說，就是替程式語言定義新的資料型態。 6-1-3 物件導向程式語言-繼承 繼承（In