定義類別（Class） | Java SE 6 技術手冊 - caterpillar

在Java 中使用"class" 關鍵字來定義類別，使用類別來定義一個物件（Object）時，會考慮這個物件可能擁有的「屬性」（Property）與「方法」（Method）。

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所以如何描述問題中的各種元素？如何將這些元素定義為物件？也就是如何封裝物件資訊就是物件導向設計的第一步。

您要瞭解如何使用「類別」（Class）定義物件，類別是建構物件時所依賴的規格書。

7.1.1以物件思考問題 簡單的說，物件導向的思維就是以物件為中心來思考問題，然而什麼又叫作「以物件為中心來思考問題」？我不想用太多抽象的字眼來解釋這些詞語，這邊實際提出一個問題，並嘗試以物件導向的方式來思考問題。

有一個帳戶，帳戶中有存款餘額，您可以對帳戶進行存款與提款的動作，並可以查詢以取得存款餘額。

要以物件為中心來思考問題，首先要識別出問題中的物件，以及物件上的屬性與可操作的方法： 識別問題中的物件與屬性 帳戶是個比較單純的問題，可以從問題中出現的名詞來識別出物件，描述中有「帳戶」與「餘額」兩個名詞，基本上兩個名詞都可以識別成物件，然而在這個簡單的問題當中，設計的粒度還不需要這麼細，所以您先識別「帳戶」這個物件。

識別出物件之後，接下來看看物件上有什麼屬性（Property），像是物件上擁有什麼特徵或是可表示的狀態（State），屬性是物件上的靜態特性。

屬性基本上也可以從名詞上識別，在這個例子中，您可以將「餘額」作為帳戶的屬性之一。

圖7.1識別出物件與屬性 識別物件上的方法 接著要識別物件上的方法，也就是識別物件上的動態特性，也就是物件本身可操作或供操作的介面，問題描述上的動詞可能就可以識別為方法，例如「存款」、「提款」、「查詢餘額」等動作，就可以識別為物件上的方法。

圖7.2識別物件方法 識別出物件及其上的屬性與方法之後，您就有了基本的物件定義書，接著您就可以實際從定義書中產生物件實例，並以這些物件實例設計彼此間的交互行為以解決問題。

圖7.3從物件定義書中產生物件實例 如何為這些物件實例設計交互行為，依應用的領域不同而有所差異，就Java程式設計而言，就是使用Java的語法來為這些物件來進行各種條件判斷與流程控制，接著運行程式以獲得解答。

良葛格的話匣子以上是很簡單的物件分析過程，目的在讓您對物件導向分析有大致的瞭解，對於真正所面臨的問題，實際的物件分析會再複雜一些，例如單純從問題中的名詞來識別物件就不一定行的通了，這與「物件導向分析」（Object-orientedAnalysis）有關，如果您想進一步瞭解物件導向分析，建議看看這本書： ApplyingUMLandPatterns:AnIntroductiontoObject-OrientedAnalysisandDesignandtheUnifiedProcess,SecondEditionByCraigLarman 7.1.2使用class定義類別 在物件導向設計中，物件並不會憑空產生，您必須識別出問題中的物件，並對這些物件加以定義，您要定義一個規格書，在Java中這個規格書稱之為「類別」（Class），您使用類別定義出物件的規格書，之後根據類別來建構出一個個的物件，然後透過物件所提供的操作介面來與程式互動。

在Java中使用"class"關鍵字來定義類別，使用類別來定義一個物件（Object）時，會考慮這個物件可能擁有的「屬性」（Property）與「方法」（Method）。

屬性是物件的靜態表現，而方法則是物件與外界互動的動態操作。

舉個例子來說，若您的問題中會有「帳戶」這個物件，在分析了您的問題之後，您為「帳戶」這個物件定義了Account類別。

範例7.1Account.java publicclassAccount{ privateStringaccountNumber; privatedoublebalance; publicAccount(){ this("empty",0.0); } publicAccount(StringaccountNumber,doublebalance){ this.accountNumber=accountNumber; this.balance=balance; } publicStringgetAccountNumber(){ returnaccountNumber; } publicdoublegetBalance(){ returnbalance; } publicvoiddeposit(doublemoney){ balance+=money; } publicdoublewithdraw(doublemoney){ balance-=money; returnmoney; } } 在這邊先大致呈現出一個類別所可能具備的元素並加以簡介，稍後對每個元素會詳加介紹： 定義類別 首先看到範例中的"class"，這是Java中用來定義類別的關鍵字，記得一個類別的定義是這麼作的： publicclassAccount{ //實作內容 } Account是您為類別取的名稱，由於這個類別使用"public"關鍵字加以修飾，所以檔案的主檔名必須與類別名稱相同，也就是檔案要取名為"Account.java"，這是規定，在一個檔案中可以定義數個類別，但只能有一個類別被設定為"public"，檔案名稱主檔名必須與這個public的類別同名，例如Account.java中可以有以下的內容： publicclassAccount{//檔案必須是Account.java //實作內容 } classSomeClass{ //實作內容 } classOtherClass{ //實作內容 } 定義成員 在類別中的資料及互動方法，統稱其為「類別成員」（Classmember），範例7.1中的accountNumber、balance成員是「資料成員」（Fieldmember），getAccountNumber()與getBalance()是「方法成員」（Methodmember），在定義資料成員時可以指定初值，如果沒有指定初值，則會有預設值，資料成員如果是基本型態，則預設值與表5.1所列出的相同，如果是物件型態，則預設值為null，也就是不參考任何的物件。

注意到"public"這個關鍵字，這表示所定義的成員可以使用宣告的物件名稱加上'.'運算子來直接呼叫，也稱之為「公用成員」或「公開成員」。

"private"這個關鍵字用來定義一個「私用成員」，私用成員不可以透過參考名稱加上"."直接呼叫，又稱之為「私有成員」。

在定義類別時，有一個基本原則是：資訊的最小化公開。

也就是說儘量透過方法來操作物件，而不直接存取物件內部的資料成員（也就是Field成員）。

資訊的最小化公開原則是基於安全性的考量，避免程式設計人員隨意操作內部資料成員而造成程式的錯誤，您可以在日後的程式設計中慢慢來體會；在稍後的實作中，您將看到我不會對accountNumber與balance兩個私用成員直接存取，而會透過公開的方法來對它們進行設定。

一個類別中的資料成員，若宣告為"private"，則其可視範圍（Scope）為整個類別內部，由於外界無法直接存取私用成員，所以您要使用兩個公開方法getAccountNumber()與getBalance()分別傳回其這兩個成員的值。

定義建構方法 與類別名稱同名的方法稱之為「建構方法」（Constructor），也有人稱之為「建構子」，它沒有傳回值，建構方法的作用是讓您建構物件的同時，可以同時初始一些必要的資訊，建構方法可以被「重載」（Overload），以滿足物件生成時各種不同的初始需求，在範例7.1中您重載了建構方法，在不指定引數的情況下，會將balance設定為0.0，而accountNumber設定為"empty"，另一個建構方法則可以指定引數，this()方法用於物件內部，表示呼叫物件的建構方法，另一個關鍵字就是"this"，它參考至物件本身，7.1.5會再詳細介紹"this"以進一步瞭解其作用。

定義好Account類別之後，您就可根據這個類別來建構物件，也就是產生Account類別的實例，建構物件時要使用"new"關鍵字，顧名思義，就是根據所指定的類別（規格書）「新建」一個物件： Accountaccount1=newAccount(); Accountaccount2=newAccount("123-4567",100.0); 在上面的程式片段中宣告了account1與account2兩個Account型態的參考名稱，並讓它們分別參考至物件，account1所參考的物件在建立時並不指定任何引數，所以根據之前對Account類別的定義，account1所參考物件的balance將設定為0.0，accountNumber設定為"empty"；accont2所參考的物件在新建時則給定兩個引數，所以account2所參考物件的balance設定為100.0，而accountNumber設定為"empty"。

要透過公開成員來操作物件或取得物件資訊的話，可以在物件名稱後加上「.」運算子來進行，例如： account1.getBalance(); account1.deposit(1000.0); 範例7.2綜合以上的介紹來作個簡單的練習，要使用到範例7.1中的Account類別。

範例7.2AccountDemo.java publicclassAccountDemo{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Accountaccount=newAccount(); System.out.println("帳戶:"+account.getAccountNumber()); System.out.println("餘額:"+account.getBalance()); account=newAccount("123-4567",100.0); account.deposit(1000.0); System.out.println("帳戶:"+account.getAccountNumber()); System.out.println("餘額:"+account.getBalance()); } } Account.java與AccountDemo.java都要編譯，然後執行程式，結果如下： 帳戶:empty 餘額:0.0 帳戶:123-4567 餘額:1100.0 良葛格的話匣子類別與物件這兩個名詞會經常混於書籍與文件之中，例如「您可以使用Scanner類別」、「您可以使用Scanner物件」，這兩句在某些場合其意思可能是相同的，不過要細究的話，兩句的意思通常都是「您可以使用根據Scanner類別所建構出來的物件」，不過寫這麼長很煩，難免就省略了一些字眼。

7.1.3類別成員（Classmember） 在Java中，一個類別可以定義資料成員（Field）及方法（Method）成員，在Java中，類別成員可用的存取權限修飾詞有"public"、"protected"、"private"三個，如果在宣告成員時不使用存取修飾詞，則預設以「套件」（package）為存取範圍，也就是說在package外就無法存取，關於package與存取修飾的關係，在第9章還會見到說明。

以範例7.1為例來進行說明。

在該範例中，您定義了一個Account類別，當中還定義了accountNumber與balance兩個資料成員，這兩個資料成員被宣告為"private"，表示它是「私用成員」（Privatemember），私用成員只能在Account類別中被使用，不可以直接藉由物件的參考名稱加上"."來直接存取它。

再來看到方法（Method）成員，範例7.1的每一個方法被宣告為"public"，表示這些方法可以藉由物件的參考名稱加上"."直接呼叫，一個方法成員為一小個程式片段或一個執行單元（Unit），這個程式片段可重複被呼叫使用，並可傳入引數或傳回一個表示執行結果的數值，一個方法成員的基本宣告與定義方式如下： 存取修飾傳回值型態方法名稱(參數列){ 　　//實作 　　return傳回值; } 參數列用來傳入方法成員執行時所需的資料，如果傳入的引數是基本資料型態（Primitivedatatype），則會將值複製至參數列上的參數，如果傳入的引數是一個物件，則會將參數列上宣告的參數參考至指定的物件。

方法區塊中可以宣告變數（Variable），參數在方法區塊執行結束後就會自動清除，如果方法中宣告的變數名稱與類別資料成員的名稱同名，則方法中的變數名稱會暫時覆蓋資料成員的作用範圍；參數列上的參數名稱也會覆蓋資料成員的作用範圍，如果此時要在方法區塊中使用資料成員，可以使用"this"關鍵字來特別指定，範例7.3可以印證這個說明。

範例7.3MethodMember.java publicclassMethodMember{ publicstaticvoidmain(String[]args){ MethodDemomethodDemo=newMethodDemo(); methodDemo.scopeDemo();//對data資料成員不會有影響 System.out.println(methodDemo.getData()); methodDemo.setData(100);//對data資料成員不會有影響 System.out.println(methodDemo.getData()); } } classMethodDemo{ privateintdata=10; publicvoidscopeDemo(){//void表示沒有傳回值 intdata=100; } publicintgetData(){ returndata; } publicvoidsetData(intdata){//void表示沒有傳回值 data=data;//這樣寫是沒用的 //寫下面這個才有用 //this.data=data; } } 執行結果： 10 10 方法的傳回值可以將計算的結果或其它想要的數值、物件傳回，傳回值與傳回值型態的宣告必須一致，在方法中如果執行到"return"陳述，則會立即終止區塊的執行；如果方法執行結束後不需要傳回值，則可以撰寫"void"，且無需使用"return"關鍵字。

在物件導向程式設計的過程中，有一個基本的原則，如果資料成員能不公開就不公開，在Java中若不想公開成員的資訊，方式就是宣告成員為"private"，這是「資訊的最小化」，此時在程式中要存取"private"成員，就要經由setXXX()與getXXX()等公開方法來進行設定或存取，而不是直接存取資料成員。

透過公開方法存取私用成員的好處之一是，如果存取私用成員的流程有所更動，只要在公開方法中修改就可以了，對於呼叫方法的應用程式不受影響，例如您的Account類別中，withdraw()顯然的在餘額為0時，仍然可以提款，您必須對此做出修正： publicdoublewithdraw(doublemoney){ if(balance–money<0){ return0; } else{ balance-=money; returnmoney; } } 這麼一來，您的withdraw()對balance做了些檢查，但對於使用Account的AccountDemo來說，並不用做出修改。

在第4章中介紹過autoboxing、unboxing，在方法的參數列中是可以作用的，也就是說如果您的方法中是這樣設計的： publicclassSomeClass{ .... publicvoidsomeMethod(Integerinteger){ ...... } .... } 則您可以使用這樣的方式來設定引數： SomeClasssomeObj=newSomeClass(); someObj.someMethod(1);//autoboxing 良葛格的話匣子方法名稱的命名慣例為首字小寫，名稱以一目瞭解方法的作用為原則，以上所採取的都是駱駝式的命名方式，也就是每個單字的首字予以適當的大寫，例如someMethodOfSomeClass()這樣的命名方式。

為資料成員設定setXXX()或getXXX()存取方法時，XXX名稱最好與資料成員名稱相對應，例如命名balance這個資料成員對應的方法時，可以命名為setBalance()與getBalance()，而accountNumber這個成員，則可對應於setAccountNumber()與getAccountNumber()這樣的名稱，如此閱讀程式時可以一目瞭解方法的存取對象。

您搞得清楚「參數」（Parameter）與引數（Argument）嗎？在定義方法時，可以定義「參數列」，例如： publicvoidsetSomething(intsomething){//something稱之為參數 //... } 而呼叫方法時傳遞的數值或物件稱之為「引數」，例如： someObject.setSomething(10);//10是引數 7.1.4建構方法（Constructor） 在定義類別時，您可以使用「建構方法」（Constructor）來進行物件的初始化，在Java中建構方法是與類別名稱相同的公開方法成員，且沒有傳回值，例如： publicclassSafeArray{ //.. publicSafeArray(){//建構方法 //.... } publicSafeArray(參數列){// //.... } } 在建構方法中，您可以定義無參數的或具有參數的建構方法，程式在運行時，會根據配置物件時所指定的引數資料型態等，來決定該使用哪一個建構方法新建物件，如果您沒有定義任何的建構方法，則編譯器會自動配置一個無參數且沒有陳述內容的建構方法。

在範例7.4示範了實作簡單的「安全的陣列」，您所定義的陣列類別可以動態配置陣列長度，並可事先檢查存取陣列的索引是否超出陣列長度，在這個陣列類別中，您還實作了幾個簡單的功能，像是傳回陣列長度、設定陣列元素值、取得陣列元素值等。

範例7.4SafeArray.java publicclassSafeArray{ privateint[]arr; publicSafeArray(){ this(10);//預設10個元素 } publicSafeArray(intlength){ arr=newint[length]; } publicvoidshowElement(){ for(inti:arr){ System.out.print(i+""); } } publicintgetElement(inti){ if(i>=arr.length||i<0){ System.err.println("索引錯誤"); return0; } returnarr[i]; } publicintgetLength(){ returnarr.length; } publicvoidsetElement(inti,intdata){ if(i>=arr.length||i<0){ System.err.println("索引錯誤"); return; } arr[i]=data; } } 如果您不指定引數的話，就會使用無參數的建構方法來配置10個元素的陣列，您也可以由指定的長度來配置陣列；您在無參數的建構方法中使用this(10)，這會呼叫另一個有參數的建構方法，以避免撰寫一些重複的原始碼。

範例7.5示範了如何使用自訂的安全陣列類別。

範例7.5SafeArrayDemo.java publicclassSafeArrayDemo{ publicstaticvoidmain(String[]args){ //預設10個元素 SafeArrayarr1=newSafeArray(); //指定配置5個元素 SafeArrayarr2=newSafeArray(5); for(inti=0;i