本章節目標：

瞭解物件導向，知道類和物件的區別，會進行類的定義。

 

知識框架：

 

 

Java物件導向程式設計和麵向過程程式設計的區別

 

“程式導向”(Procedure Oriented)是一種以過程為中心的程式設計思想，簡稱OP。“程式導向”也可稱之為“面向記錄”程式設計思想，就是分析出解決問題所需要的步驟，然後用函式把這些步驟一步一步實現，使用的時候一個一個依次呼叫就可以了。所以程式導向的程式設計方式關注點不在“事物”上，而是做這件事分幾步，先做什麼，後做什麼。例如：早晨起來：起床、穿衣、洗漱、上班，只要按照這個步驟來，就能實現“一天”的功能，整個這個過程中關注的是一步一步怎麼做，並沒有關注“人”這個事物。再例如：開門、調整座椅、繫好安全帶、踩離合、啟動、掛檔、給油，只要按照這個步驟來，車就走了，顯然關注點還是在步驟上，只要實現每一步就行，整個過程並沒有關注“汽車”這個事物。

 

“物件導向”(Object Oriented)是一種以物件為中心的程式設計思想，簡稱OO。隨著計算機技術的不斷提高，計算機被用於解決越來越複雜的問題。一切事物皆物件，透過物件導向的方式，將現實世界的事物抽象成物件。透過物件導向的方法，更利於用人理解的方式對複雜系統進行分析、設計與程式設計。同時，物件導向能有效提高程式設計的效率，透過封裝技術，可以像搭積木的一樣快速開發出一個全新的系統。物件導向將物件作為程式的基本單元，將程式和資料封裝其中，以提高軟體的重用性、靈活性和擴充套件性。

 

使用物件導向程式設計思想開發系統，在現代開發中會將物件導向貫穿整個過程，一般包括：OOA/OOD/OOP：

● OOA：物件導向分析（Object-Oriented Analysis）

● OOD：物件導向設計（Object-Oriented Design）

● OOP：物件導向程式設計（Object-Oriented Programming）

 

程式導向和麵向物件有什麼關係呢？

程式導向其實是最為實際的一種思考方式，就算是物件導向的方法也是含有程式導向的思想。可以說程式導向是一種基礎的方法。它考慮的是實際地實現。一般的程式導向是從上往下步步求精。物件導向主要是把事物給物件化，物件包括屬性與行為。當程式規模不是很大時，程式導向的方法還會體現出一種優勢。因為程式的流程很清楚，按著模組與函式的方法可以很好的組織。但對於複雜而龐大的系統來說，程式導向顯得就很無力了。

 

為了幫助大家理解程式導向和麵向物件，我們再來設想一個場景，假如說編寫一段程式，模擬一個人抽菸的場景，採用程式導向的方式是這樣的：

買菸->買打火機->找能夠抽菸的場合->點燃香菸->開抽，只要按照這個流程一步一步來，就可以實現抽菸場景，採用物件導向的方式關注點就不一樣了，我們會想這個場景都有什麼事物參與，每個事物應該有什麼行為，然後將這些事物組合在一起，來描述這個場景，例如：一個會抽菸的人（物件）+香菸（物件）+打火機（物件）+允許抽菸的場所（物件），將以上4個物件組合在一起，就實現了抽菸場景，其中採用物件導向的方式開發具有很強的擴充套件力，例如：人這個物件是可以更換的，打火機也是可以更換的，香菸的品牌也是可以更換的，包括抽菸的場合也是可以更換的。如果採用程式導向方式開發，一步依賴另一步，任何一步都不能變化，變化其中一步則整個軟體都會受到影響。

網上發現了一篇文章，說了一下OP與OO的不同，並且打了一個比喻，通俗易懂。有人這麼形容OP和OO的不同：

用程式導向的方法寫出來的程式是一份蛋炒飯，而用物件導向寫出來的程式是一份蓋澆飯。所謂蓋澆飯，北京叫蓋飯，東北叫燴飯，廣東叫碟頭飯，就是在一碗白米飯上面澆上一份蓋菜，你喜歡什麼菜，你就澆上什麼菜。我覺得這個比喻還是比較貼切的。蛋炒飯製作的細節，我不太清楚，因為我沒當過廚師，也不會做飯，但最後的一道工序肯定是把米飯和雞蛋混在一起炒勻。蓋澆飯呢，則是把米飯和蓋菜分別做好，你如果要一份紅燒肉蓋飯呢，就給你澆一份紅燒肉；如果要一份青椒土豆蓋澆飯，就給澆一份青椒土豆絲。蛋炒飯的好處就是入味均勻，吃起來香。如果恰巧你不愛吃雞蛋，只愛吃青菜的話，那麼唯一的辦法就是全部倒掉，重新做一份青菜炒飯了。蓋澆飯就沒這麼多麻煩，你只需要把上面的蓋菜撥掉，更換一份蓋菜就可以了。蓋澆飯的缺點是入味不均，可能沒有蛋炒飯那麼香。到底是蛋炒飯好還是蓋澆飯好呢？其實這類問題都很難回答，非要比個上下高低的話，就必須設定一個場景，否則只能說是各有所長。如果大家都不是美食家，沒那麼多講究，那麼從飯館角度來講的話，做蓋澆飯顯然比蛋炒飯更有優勢，他可以組合出來任意多的組合，而且不會浪費。蓋澆飯的好處就是"菜""飯"分離，從而提高了製作蓋澆飯的靈活性。飯不滿意就換飯，菜不滿意換菜。用軟體工程的專業術語就是"可維護性"比較好，"飯" 和"菜"的耦合度比較低。蛋炒飯將"蛋""飯"攪和在一起，想換"蛋""飯"中任何一種都很困難，耦合度很高，以至於"可維護性"比較差。軟體工程追求的目標之一就是可維護性，可維護性主要表現在3個方面：可理解性、可測試性和可修改性。物件導向的好處之一就是顯著的改善了軟體系統的可維護性。

對於程式語言來說，基於C語言的程式設計是程式導向的，C++只能說一半程式導向一半物件導向，java語言就是一門完全物件導向的程式語言。有C++基礎的同學，學習java應該很快，因為java底層是C++語言實現的。當然，除了java語言之外，還有很多都是完全物件導向的程式語言，例如：C#、Python等。

對於程式導向和麵向物件的理解，目前階段來說還是很難的，畢竟大家現在還停留在只會定義變數，寫個if語句階段，慢慢來吧，我們需要不斷的學習後面的內容，然後再加深對物件導向的理解。

Java物件導向特徵

Java物件導向具有三大特徵，這三大特徵目前大家只需要記住，後面我會進行一一講解：

● 封裝（Encapsulation）

● 繼承（Inheritance）

● 多型（Polymorphism）

任何一門物件導向的程式語言都具備以上三大特徵，例如：python、C#、java等。

Java類與物件的定義

Java物件導向之所以能夠成為主流，那是因為人習慣以物件的方式認識現實世界，例如我說：老虎。那你大腦中馬上呈現出一個老虎的樣子，對吧。

軟體存在的意義就是為了解決現實世界當中的問題，它必然模擬現實世界，也就是說現實世界中有什麼，軟體中就對應有什麼。 jiyuan/

Java物件導向程式設計思想中關注點是“物件”或者“事物”，那麼在程式語言當中要想建立物件則必須先有類，那麼類和物件分別是什麼，它們的區別和聯絡是什麼呢？

類是現實世界當中具有共同特徵的事物進行抽象形成的模板或概念。而物件是實際存在的個體。例如：“汽車”就是一個類（所有的汽車都有方向盤、發動機、都能形式，這是它們的共同特徵），“你家的那個汽車”就是一個真實存在的物件。或者說“明星”是一個類，“劉德華”就是一個物件。“沈騰”、“趙本山”、“宋丹丹”都是實際存在的物件，他們都屬於“笑星”類，類描述事物的共同特徵，那麼“笑星”類都有哪些共同特徵呢？笑星類都有姓名、性別、年齡等狀態資訊（屬性），他們還有一個共同的行為就是“演出”（方法）。但當具體到某個物件上之後，我們發現姓名是不同的，性別是不同的，年齡也是不同的，演出的效果也是不同的。所以我們在訪問姓名、性別、年齡的時候，必須先有笑星物件，透過真實存在的笑星物件去訪問他的屬性，包括“演出”的時候，只有“笑星”類是不行的，必須先有笑星物件，讓笑星物件去執行“演出”這個動作。

透過類可以建立物件，物件又被稱為例項（instance），這個過程也可以稱為例項化。物件1、2、3具有共同特徵，進行抽象形成了類，所以從物件到類稱為抽象。如下圖所示：

圖8-1：類和物件

透過以上的描述，我們得知：類 = 屬性 + 方法，而屬性描述的是狀態，方法描述的是行為動作。行為動作以方法的形式存在，那屬性以什麼形式存在呢？例如：姓名、性別、年齡，大家想起之前學習的變數了嗎？變數用來儲存資料。不錯，物件的屬性以變數形式存在，並且這裡所說的變數是我們之前提過的“成員變數當中的例項變數”。為什麼是例項變數呢，例項變數就是物件級別的變數，這樣的變數要求必須先存在物件，透過物件才能訪問。例如：“中國人”這個類，有一個屬性是“身份證號”，每一箇中國人的“身份證號”都是不一樣的，所以身份證號必須使用一個真實存在的“中國人物件”來訪問。不能使用“中國人”這個類去訪問身份證號。一個類可以例項化N多個物件，假設透過“中國人”這個類建立了100個“中國人物件”，那麼“身份證號”必然會有100個例項變數空間去儲存。

Java類的設計與發現 anhui/

理解了類和物件的概念之後，我們開始進行類的設計，那麼，應該怎麼在現實世界當中發現類呢？例如有這樣的背景：開發學生選課系統，要求能夠單獨對學生資訊、課程資訊進行維護，還要求能夠維護某學生選擇某些課程。根據以上的描述，我們可以看到上面的描述中有很多名詞，例如：學生、課程等。從這些名詞當中就可以發現類，例如：學生類、課程類。所有的學生都有學號、姓名、性別、出生日期等屬性，所有的課程都有課程編號、課程名字等屬性。

如果我們發現了類，並且發現了類中的屬性和方法，那麼應該以什麼形式展現出來呢，在團隊協作開發中應該如何讓其他專案組成員知曉你的設計呢，恐怕這個時候就需要使用UML了。Unified Modeling Language (UML)又稱統一建模語言或標準建模語言，是始於1997年一個OMG標準，它是一個支援模型化和軟體系統開發的圖形化語言，為軟體開發的所有階段提供模型化和視覺化支援，包括由需求分析到規格，到構造和配置。 物件導向的分析與設計(OOA&D，OOAD)方法的發展在80年代末至90年代中出現了一個高潮，UML是這個高潮的產物。它不僅統一了Booch、Rumbaugh和Jacobson的表示方法，而且對其作了進一步的發展，並最終統一為大眾所接受的標準建模語言。UML規範用來描述建模的概念有：類、物件、關聯、職責、行為、介面、用例、包、順序、協作，以及狀態。 zhumadian/

其實軟體開發和現實生活當中的建造大樓是一樣的，在建造大樓之前需要進行前期的設計，這個時候就需要建築工程師畫圖紙，圖紙上畫的都是一些符合某些標準的符號，負責建築的人員一定是能夠看懂這些標準符號的。而UML就是在軟體開發方面的一種圖示式語言，程式設計師在進行系統設計的時候，需要畫出UML建模圖，程式設計師根據UML建模圖進行開發。

那麼能夠實現UML圖的工具有哪些呢？例如：IBM Rational Rose、PowerDesigner、StarUML、MS Visio等，我們接下來使用Rational Rose工具畫一個類出來。請看下圖：

圖8-2：學生類的設計 heilongjiang/

透過以上類圖，我們可以看到一個學生有學號、姓名、年齡、性別屬性，並且有一個考試的方法。其中學號採用整數型，姓名採用字串型別，年齡採用整數型，性別採用布林型，考試返回值型別設計為浮點型double。

請大家注意，該小節內容屬於瞭解內容，目前還不需要掌握怎麼畫這些圖，只要知道從名詞中發現類，系統開發初期需要進行類的設計，而設計的時候就需要使用UML進行建模，瞭解幾個常見的建模工具就行了。

Java類中的定義 hebei/

以上所講內容使用java語言完全可以實現，因為java語言是一門完全物件導向的程式語言，當然，使用其他物件導向的程式語言也可以實現。當進行了類的設計之後，接下來就可以根據UML圖進行程式碼的編寫了，在程式碼級別上實現一個類，類怎麼定義呢？

[修飾符] class 類名 {類體 = 屬性 + 方法}

以上為類的簡單定義，實際上一個完整的類的定義要比以上語法複雜一些，以後再慢慢補充，先從簡單的開始。

接下來，根據UML圖，使用程式碼將“學生類”進行實現（只實現屬性），程式碼如下圖所示：

public class Student {	//學號	int no;	//姓名	String name;	//年齡	int age;	//性別	boolean sex;}

以上程式當中no、name、age、sex都是屬性，它們都是成員變數中的例項變數，所謂例項變數就是物件級別的變數，這些屬性要想訪問，必須先建立物件才能訪問，不能直接透過類去訪問，因為每一個學生的學號都是不一樣的。沒有學生物件，談何學號！