本系列文章經補充和完善，已修訂整理成書《Java程式設計的邏輯》（馬俊昌著），由機械工業出版社華章分社出版，於2018年1月上市熱銷，讀者好評如潮！各大網店和書店有售，歡迎購買：京東自營連結
上節我們通過類Point介紹了類的一些基本概念和語法，類Point中只有基本資料型別，但類中的成員變數的型別也可以是別的類，通過類的組合可以表達更為複雜的概念。
程式是用來解決現實問題的，將現實中的概念對映為程式中的概念，是初學程式設計過程中的一步跨越。本節通過一些例子來演示，如何將一些現實概念和問題，通過類以及類的組合來表示和處理。
我們先介紹兩個基礎類String和Date，他們都是Java API中的類，分別表示文字字串和日期。
基礎類
String
String是Java API中的一個類，表示多個字元，即一段文字或字串，它內部是一個char的陣列，它提供了若干方法用於方便操作字串。
String可以用一個字串常量初始化，字串常量用雙引號括起來（注意與字元常量區別，字元常量是用單引號），例如，如下語句宣告瞭一個String變數name，並賦值為”老馬說程式設計”
String name = "老馬說程式設計";
複製程式碼String類提供了很多方法，用於操作字串。在Java中，由於String用的非常普遍，Java對它有一些特殊的處理，本節暫不介紹這些內容，只是把它當做一個表示字串的型別來看待。
Date
Date也是Java API中的一個類，表示日期和時間，它內部是一個long型別的值，它也提供了若干方法用於操作日期和時間。
用無參的構造方法新建一個Date物件，這個物件就表示當前時間。
Date now = new Date();
複製程式碼日期和時間處理是一個比較長的話題，我們留待後續章節詳解，本節我們只是把它當做表示日期和時間的型別來看待。
圖形類
擴充套件 Point
我們先擴充套件一下Point類，在其中增加一個方法，計算到另一個點的距離，程式碼如下：
public double distance(Point p){
return Math.sqrt(Math.pow(x-p.getX(), 2)
+Math.pow(y-p.getY(), 2));
}
複製程式碼線 – Line
在型別Point中，屬性x,y都是基本型別，但類的屬性也可以是類，我們考慮一個表示線的類，它由兩個點組成，有一個例項方法計算線的長度，程式碼如下：
public class Line {
private Point start;
private Point end;
public Line(Point start, Point end){
this.start= start;
this.end = end;
}
public double length(){
return start.distance(end);
}
}
複製程式碼Line由兩個Point組成，在建立Line時這兩個Point是必須的，所以只有一個構造方法，且需傳遞這兩個點，length方法計算線的長度，它呼叫了Point計算距離的方法獲取線的長度。可以看出，在設計線時，我們考慮的層次是點，而不考慮點的內部細節。每個類封裝其內部細節，對外提供高層次的功能，使其他類在更高層次上考慮和解決問題，是程式設計的一種基本思維方式。
使用這個類的程式碼如下所示：
public static void main(String[] args) {
Point start = new Point(2,3);
Point end = new Point(3,4);
Line line = new Line(start, end);
System.out.println(line.length());
}
複製程式碼這個也很簡單。我們再說明一下記憶體佈局，line的兩個例項成員都是引用型別，引用實際的point，整體記憶體佈局大概如下圖所示：
start, end, line三個引用型變數分配在棧中，儲存的是實際內容的地址，實際內容儲存在堆中，line的兩個例項變數還是引用，同樣儲存的是實際內容的地址。
電商概念
接下來，我們用類來描述一下電商系統中的一些基本概念，電商系統中最基本的有產品、使用者和訂單：
- 產品：有產品唯一Id、名稱、描述、圖片、價格等屬性。
- 使用者：有使用者名稱、密碼等屬性。
- 訂單：有訂單號、下單使用者、選購產品列表及數量、下單時間、收貨人、收貨地址、聯絡電話、訂單狀態等屬性。
當然，實際情況可能非常複雜，這是一個非常簡化的描述。
這是產品類Product的程式碼：
public class Product {
//唯一id
private String id;
//產品名稱
private String name;
//產品圖片連結
private String pictureUrl;
//產品描述
private String description;
//產品價格
private double price;
}
複製程式碼我們省略了類的構造方法，以及屬性的getter/setter方法，下面大部分示例程式碼也都會省略。
這是使用者類User的程式碼：
public class User {
private String name;
private String password;
}
複製程式碼一個訂單可能會有多個產品，每個產品可能有不同的數量，我們用訂單條目OrderItem這個類來描述單個產品及選購的數量，程式碼如下所示：
public class OrderItem {
//購買產品
private Product product;
//購買數量
private int quantity;
public OrderItem(Product product, int quantity) {
this.product = product;
this.quantity = quantity;
}
public double computePrice(){
return product.getPrice()*quantity;
}
}
複製程式碼OrderItem引用了產品類Product，我們定義了一個構造方法，以及計算該訂單條目價格的方法。
下面是訂單類Order的程式碼：
public class Order {
//訂單號
private String id;
//購買使用者
private User user;
//購買產品列表及數量
private OrderItem[] items;
//下單時間
private Date createtime;
//收貨人
private String receiver;
//收貨地址
private String address;
//聯絡電話
private String phone;
//訂單狀態
private String status;
public double computeTotalPrice(){
double totalPrice = 0;
if(items!=null){
for(OrderItem item : items){
totalPrice+=item.computePrice();
}
}
return totalPrice;
}
}
複製程式碼Order類引用了使用者類User，以及一個訂單條目的陣列orderItems，它定義了一個計算總價的方法。這裡用一個String類表示狀態status，更合適的應該是列舉型別，列舉我們後續文章再介紹。
以上類定義是非常簡化的了，但是大概演示了將現實概念對映為類以及類組合的過程，這個過程大概就是，想想現實問題有哪些概念，這些概念有哪些屬性，哪些行為，概念之間有什麼關係，然後定義類、定義屬性、定義方法、定義類之間的關係，大概如此。概念的屬性和行為可能是非常多的，但定義的類只需要包括哪些與現實問題相關的就行了。
人 – Person
上面介紹的圖形類和電商類只會引用別的類，但一個類定義中還可以引用它自己，比如我們要描述人以及人之間的血緣關係，我們用類Person表示一個人，它的例項成員包括其父親、母親、和孩子，這些成員也都是Person型別。
下面是程式碼：
public class Person {
//姓名
private String name;
//父親
private Person father;
//母親
private Person mother;
//孩子陣列
private Person[] children;
public Person(String name) {
this.name = name;
}
}
複製程式碼這裡同樣省略了setter/getter方法。對初學者，初看起來，這是比較難以理解的，有點類似於函式呼叫中的遞迴呼叫，這裡面的關鍵點是，例項變數不需要一開始都有值。我們來看下如何使用。
public static void main(String[] args){
Person laoma = new Person("老馬");
Person xiaoma = new Person("小馬");
xiaoma.setFather(laoma);
laoma.setChildren(new Person[]{xiaoma});
System.out.println(xiaoma.getFather().getName());
}
複製程式碼這段程式碼先建立了老馬(laoma)，然後建立了小馬(xiaoma)，接著呼叫xiaoma的setFather方法和laoma的setChildren方法設定了父子關係。記憶體中的佈局大概如下圖所示：
目錄和檔案
接下來，我們介紹兩個類MyFile和MyFolder，分別表示檔案管理中的兩個概念，檔案和資料夾。檔案和資料夾都有名稱、建立時間、父資料夾，根資料夾沒有父資料夾，資料夾還有子檔案列表和子資料夾列表。
下面是檔案類MyFile的程式碼：
public class MyFile {
//檔名稱
private String name;
//建立時間
private Date createtime;
//檔案大小
private int size;
//上級目錄
private MyFolder parent;
//其他方法 ....
public int getSize() {
return size;
}
}
複製程式碼下面是MyFolder的程式碼：
public class MyFolder {
//資料夾名稱
private String name;
//建立時間
private Date createtime;
//上級資料夾
private MyFolder parent;
//包含的檔案
private MyFile[] files;
//包含的子資料夾
private MyFolder[] subFolders;
public int totalSize(){
int totalSize = 0;
if(files!=null){
for(MyFile file : files){
totalSize+=file.getSize();
}
}
if(subFolders!=null){
for(MyFolder folder : subFolders){
totalSize+=folder.totalSize();
}
}
return totalSize;
}
//其他方法...
}
複製程式碼MyFile和MyFolder，我們都省略了構造方法、settter/getter方法，以及關於父子關係維護的程式碼，主要演示例項變數間的組合關係，兩個類之間可以互相引用，MyFile引用了MyFolder，而MyFolder也引用了MyFile，這個是沒有問題的，因為正如之前所說，這些屬性不需要一開始就設定，也不是必須設定的。另外，演示了一個遞迴方法totalSize()，返回當前資料夾下所有檔案的大小，這是使用遞迴函式的一個很好的場景。
一些說明
類中定義哪些變數，哪些方法是與要解決的問題密切相關的，本節中並沒有特別強調問題是什麼，定義的屬性和方法主要用於演示基本概念，實際應用中應該根據具體問題進行調整。
類中例項變數的型別可以是當前定義的型別，兩個類之間可以互相引用，這些初聽起來可能難以理解，但現實世界就是這樣的，建立物件的時候這些值不需要一開始都有，也可以沒有，所以是沒有問題的。
類之間的組合關係，在Java中實現的都是引用，但在邏輯關係上，有兩種明顯不同的關係，一種是包含，另一種就是單純引用。比如說，在訂單類Order中，Order與User的關係就是單純引用，User是獨立存在的，而Order與OrderItem的關係就是包含，OrderItem總是從屬於某一個Order。
小結
對初學程式設計的人來說，不清楚如何用程式概念表示現實問題，本節通過一些簡化的例子來解釋，如何將現實中的概念對映為程式中的類。
分解現實問題中涉及的概念，以及概念間的關係，將概念表示為多個類，通過類之間的組合，來表達更為複雜的概念以及概念間的關係，是計算機程式的一種基本思維方式。
正所謂，道生一，一生二，二生三，三生萬物，如果將二進位制表示和運算看做一，將基本資料型別看做二，基本資料型別形成的類看做三，那麼，類的組合以及下節介紹的繼承則使得三生萬物。
類之間的關係除了組合，還有一種非常重要的關係，那就是繼承，讓我們下節來探索。
未完待續，檢視最新文章，敬請關注微信公眾號“老馬說程式設計”(掃描下方二維碼)，深入淺出，老馬和你一起探索Java程式設計及計算機技術的本質。用心原創，保留所有版權。
