物件导向程式设计(object-oriented

TheBasicsofObject-OrientedProgrammingEricJui-LinLu,Ph.D.DepartmentofManagementInformationSystemsNationalChungHsingUniversity2Object-OrientedProgramming物件導向程式設計（object-orientedprogramming）是一種以物件為核心的程式設計方式，這一類的程式會利用一個或者一個以上的物件來完成工作。這一類程式設計的一項重點就是找出所需要的物件當需要一個以上的物件來完成一個工作時，這些物件之間會互相呼叫（也稱之為傳送訊息，sendmessage）來互動Object(orentity,instance)也就是物件、實體。例如：汽車、人、表單等等3Objects每一個物件都擁有特性（一般稱之為屬性attribute）以及行為（一般稱之為method或者function）例如：描述汽車的方式有廠牌、排氣量、顏色等，汽車的行為有加速、煞車等例如：描述學生的方式有姓名、學號、系別、年級、連絡住址、身高、體重等，學生的行為有選課、更改住址等每一個物件的特性值說明該物件的狀態我的汽車是Honda，1600cc，灰色的轎車資管系周潔輪今年是二年級，他的學號是11223344。4Classes從一個實體中萃取出我們有興趣的特性以及行為的過程，我們稱之為抽象化（abstraction）以學生為例，如果我們今天要完成的系統是保健室的登錄系統，那麼我們需要從學生萃取出來的特色應該有姓名、學號、身高、和體重。可是如果要完成的系統是學生選課系統，那麼我們不會對身高和體重有興趣，自然不需要把這些特色定義出來。我們需要對每一個物件都進行定義嗎？以一個有一萬多人的學校，要為每一個學生物件都進行定義的話，這是非常耗時的。其實，以一個特定系統而言（例如之前所說的選課系統），每一個學生物件的特色以及行為都是相同的。如果為每一個學生物件都定義的話，幾乎都是重複的。因此，同一類的物件的特色以及行為的定義就統一的定義在類別（class）裡。5Object-OrientedModel要使用物件來完成工作以前，類別必須先被定義出來。在寫物件導向程式的時候，一般來說，會建議使用現成的類別。在Java的套件中，已經擁有數千個類別的定義。如果現成的類別不存在，我們就自己定義類別。因此，Java的每一個程式都是一個類別在Java的程式中，我們最少需要一個類別，這個類別控制整個程式的流程，例如先取得使用者的輸入，利用物件完成工作，最後把結果呈現出來。這個類別也因此稱之為控制類別（controlclass）。6HelloWorld//class是表明類別的保留字classHelloWorld{publicstaticvoidmain(String[]args){//System是JDK提供的類別//System.out是代表一個物件，也就是標準輸出System.out.println(“HelloWorld”);}}7UseofDateClass//將系統時間顯示出來//利用一個現成的物件System.out，以及產生一個新的物件d//利用物件之間的互動，將工作完成classDisplayDate{publicstaticvoidmain(String[]args){java.util.Dated=newjava.util.Date();System.out.println(d.toString());}}8AnExampleAworkerispaidatthehourlyrateof$8perhourforthefirst35hoursworked.Overtimeispaidat1.5timesthehourlyrateforthenext25hoursworkedandpaidat2timesthehourlyrateforadditionalhoursworked.Writeaprogramtoinputthenumberofhoursworked;thencalculateandoutputthetotalamountpaid.物件是什麼？描述這個物件的屬性是什麼？這個物件的行為是什麼？9Object-OrientedModel開始定義這個物件的類別。這個類別，我們一般稱之為模式類別（modelclass）。產生一個控制類別，在這個控制類別中，我們取得使用者輸入的資料，然後產生一個物件（也就是產生一個之前定義的模式類別的一個instance），並設定這個物件的值之後，要求物件計算出薪資總額。因為要用到Input以及Output，我們也可以使用JDK提供的IO類別，這一類的類別也稱之為ViewClass.10Object-OrientedModelJDK提供的IOclasses有JOptionPaneStrings=JOptionPane.showInputDialog(“EnterHours”);JOptionPane.showMessageDialog(null,“HelloWorld”);I/OStreams(java.io.*)BufferedReaderbr=newBufferedReader(newInputStreamReader(System.in));Strings=br.readLine();java.util.Scanner（JDK1.5orabove）Scannerreader=newScanner(System.in);inth=reader.nextInt();這種將類別分成三個主要種類的模式，我們稱之為MVC(Model,View,andControl)Model.11Instancesvs.ClassesConstructor(建構元)hourlyrate,1.5,and2怎麼辦？instancedataclassdata（加上static）其差別在於記憶體的考量instancedata必須物件存在的時候，他才存在；而classdata是class存在的時候，他就存在了。類似的情形也存在於methodinstancemethodclassmethod（加上static）12Encapsulation物件導向模式的第一個特性--Encapsulation（封裝）為什麼要encapsulation？Java如何完成encapsulation？publicprivateprotectednone看一下UML的Class以及Object的圖13AnExercise範例Acompanyhasfoursalespeoplewhosellfivedifferentproducts.Onceaday,eachsalespersonpassesinaslipforeachdifferenttypeofproductsold.Eachslipcontainsthesalespersonnumber(1to4),theproductnumber(1to5),andthetotaldollarvalueofthatproductsoldthatday.Thus,eachsalespersonpassesinbetween0and5salesslipsperday.PleasewriteanOOprogram(notapplet)thatwillreadallinformationandsummarizethetotalsalesbysalesperson.14Discussions討論的主題有哪些Modelclasses？陣列vs.Vector為什麼Vector的元素可以包含我們建立的classes？想想看一個物件有時候它是某個資料型態，在另一個時候它又是另一個資料型態。這種特色稱之為多型（Polymorphism），而要了解多型，就必須先知道繼承（Inheritance）。Encapsulation、Inheritance、以及Polymorphism合稱物件導向模式的三大特色注意，有非常多的專家學者強調不要為了符合這三大特色而犧牲了reusability和maintainability15Inheritance16InheritanceSuperclassesvs.subclassesbaseclassesvs.derivedclasses子類別的物件自動繼承父類別的特性（包含屬性以及行為）protected,private,andpublic（避免把問題複雜化了，自己去了解none在繼承架構所扮演的角色）產生繼承架構的方式specializationgeneralization17Example常見的範例：圓形以及矩形。如何定義一個圓形、矩形。18ExamplepublicclassPoint{protectedintx,y;//coordinatesofthePointpublicPoint(){setPoint(0,0);}publicPoint(inta,intb){setPoint(a,b);}publicvoidsetPoint(inta,intb){x=a;y=b;}publicintgetX(){returnx;}publicintgetY(){returny;}publicStringtoString(){return[+x+,+y+];}}19ExamplepublicclassCircleextendsPoint{protecteddoubleradius;publicCircle(){//implicitlycallsuperclass'sconstructoroccursheresetRadius(0);}publicCircle(doubler,inta,intb){super(a,b);setRadius(r);}publicvoidsetRadius(doubler){radius=(r=0.0?r:0.0);}publicdoublegetRadius(){returnradius;}//新增：CalculateareaofCirclepublicdoublearea(){returnMath.PI*radius*radius;}//1.改寫：converttheCircletoaString//2.存取Point內的屬性x與y就跟存取自己的屬性一樣//3.稱為overridingpublicStringtoString(){returnCenter=+[+x+,+y+]+;Radius=+radius;}}20Example請你為一家公司設計一套人事資訊系統，這套系統要能夠讓人事室的員工隨時新增、刪除、修改、以及查詢員工資料。首先，討論我們需要記錄員工的哪些資料經仔細的討論後，我們發現員工分成兩類--領固定薪資的員工以及依照工作時數的員工（當然還有可能是領取營業績效的員工）。請以specialization以及generalization的方式來完成繼承架構。21InheritanceInheritanceis-arelationshipAggregationhas-a(orpartof)relationshipAnemployeehasabirthdateclassEmployee{Stringname;Datebirthdate;}TherelationshipsbetweenShape,Point,Circle,andRectangle.Inheritancevs.Aggregationtobediscussedlater.conclusions:usethemwisely.22Exercise範例Imagineapublishingcompanythatmarketsbo