作者dasea (植栽雞肉飯)
看板ncyu_phyedu
標題[討論] 類別與物件
時間Sat Jan 30 14:54:46 2010
類別與物件的基本概念
所謂物件,說得白話一點,可稱之為"東西"。這是個很抽象的名詞,我們若以它具體的特性
來描述,會比較清楚:
Object有生命週期,會"產生"和"消滅"
Object具有其內部狀態, 同一類別的不同Object, 其的內部狀態可能都不一樣
Object可以接收"訊息",並依據訊息的參數以及該物件的內部狀態,做出反應,並可能因而
改變該物件的內部狀態
屬於同一個Class的Object,會具有該Class所定義的以上三種特質。
除此之外,Class之間可以定義繼承(Inheritance)關係,子類別(Sub Class)繼承父類別
(Super Class)的所有特性,子類別還可以定義其專屬的特性。
以Object-Oriented(物件導向) Language寫作程式時,寫作的主體是Class。Class定義了
所有屬於該Class的Object的特性,這些特性可分類如下:
Object產生時一定要呼叫的方法, 稱為Constructor(建構子)
Objec消滅需要呼叫的方法, 稱為Destructor(解構子)
表達Object內部狀態的變數, 稱為Object Variable(物件變數成員)
Object可以接收的訊息, 稱為Object Method(物件方法成員)
上述兩個可總稱為Object Member
屬於Class的變數, 稱為Class Variable(類別變數)
屬於Class的方法, 成為Class Method(類別方法)
上述兩個可總稱為Class Member
和其他Class間的繼承關係
如何以Java撰寫類別
Java規定公共類別(public class)必須寫在該公共類別名稱的.java檔案內, 例如public
class Example就必須寫在Example.java這個檔案內。Example.java裡面也可以定義其他
的類別,但是只有class Example能夠宣告為public,其他Example.java裡的class都不能宣
告為public。當Java Virtual Machine啟動時,它會去找命令列上所指定的class裡的
public static void main(String[] argv)方法,當做是程式的進入點。這有點像是C語言
的main, 不同處在於每個java class都可以定義自己的public static void
main(String[] argv)。
java Example
啟動上述的JVM時, JVM會去執行class Example裡的public static void main(String[]
argv)。以下範例Example.java說明如何定義Java的class。
class Vehicle {
private int speed; // Object Variable
private String direction; // Object Variable, direction is a reference to
String Object
private static int numVehicle = 0; // Class Variable
public Vehicle() { // Constructor, called when new a Object
this(0,"north"); // call another constructor to do initialization
}
public Vehicle(int s, String dir) { // Another Constructor. Use
overloading to define two constructors
float speed; // define a local variable
speed = s; // the speed here refers to the above local variable
this.speed = s; // If we want to set object variable, use this.speed
to refer object variable speed
direction = dir; // dir is a reference to object, not the object
itself
numVehicle++; // increase the Vehicle number
}
protected void finalize() { // Destructor, called when the object is
garbage collected by JVM
System.out.println("finalize has been called");
numVehicle--;
}
void setSpeed(int newSpeed) { // Object Method
this.speed = newSpeed;
}
void setDir(String dir) { // Object Method
this.direction = dir;
}
int getSpeed() { // Object Method
return speed;
}
String getDir() { // Object Method
return direction;
}
public static int totalVehicle() { // Class Method
return numVehicle;
}
}
public class Example {
public static void main(String[] argv) {
Vehicle v1 = new Vehicle(50, "west"); // new 敘述用來產生物件. 物件產
生時需要呼叫Constructor來初始化物件
Vehicle v2;
v1.setSpeed(30);
v1.setDir("north");
System.out.println("V1: speed is "+v1.getSpeed()+", direction is
"+v1.getDir()+".\n");
v2 = new Vehicle(40, "south");
System.out.println("There are "+Vehicle.totalVehicle()+" Vehicles in
the world.\n");
v1 = v2; // let reference v1 point to where v2 is pointing
System.out.println("V1: speed is "+v1.getSpeed()+", direction is
"+v1.getDir()+".\n");
System.gc(); // force system to do garbage collection, the object
previously pointed by v1 shall be destroyed
System.out.println("There are "+Vehicle.totalVehicle()+" Vehicles in
the world.\n");
}
}
上述例子裡所用到的關鍵字或類別名稱說明如下:
public:可用在
class前面表示此class可以供其他package裡的類別使用。同一個目錄下的class均可視為
屬於同一個package。
object or class member前面, 表示所有的class均可存取此member。
private:可用在object or class member前面, 表示只有定義這些member的class才可存
取。
static:可用在member前面。如果member前面有static, 表示該member屬於class,否則屬
於object。不論系統創造了多少object,class variable只有一個;而每個object都有其
object variable。存取class method的語法是ClassName.classMethod();存取object
method時,則必須以reference.objectMethod()來呼叫。在Object Method裡,可用this表
示目前的物件。但在Class Method裡就不能存取object member了。
this:表示目前這個物件
String:定義於java.lang package下面的類別, 屬於Java語言定義的標準程式庫。
System:定義於java.lang package下面的類別, 屬於Java語言定義的標準程式庫。
System.out是class System裡面的一個Class Variable, 其型態為reference to 定義於
java.io package裡面的PrintStream。我們可透過該變數所指到的物件, 將訊息印到螢幕
上。
System.gc是class System裡面的一個Class Method, 呼叫該方法可強迫JVM回收沒有被任
何reference指到的物件。當物件被回收時, 該物件的finalize方法會被呼叫。
new:用來產生新的物件。後面必須跟著某個constructor, 以便進行初始化的動作。
Object Method的名稱如果和Class的名稱相同, 則表示該Method為Constructor。
Constructor不能宣告傳回值。
要附帶說明的是, Java以new指令來產生物件, 但不像C++有提供相對應的delete指令來消
滅物件。Java採用Garbage Collection的觀念,當系統於閒置期間自動呼叫或由使用者強
制呼叫System.gc()時,沒有被任何reference指到的Object就會被回收。
Class裡面一定要定義一個以上的Constructor, 但為了方便起見,如果Compiler發現某
Class沒有定義Constructor,則Compiler會幫我們產生一個不做任何事的Constructor:
public class A {
}
就相當於
public class A {
public A() {}
}
Overloading
同一個class裡的Method名稱可以重複使用,只要可以由Method的參數個數和型態來區分就
可以了。這種觀念稱為overloading。
不只一般的method可以overloading, constructor也可以overloading。
public class Overloading {
int data;
public Overloading() {
this(0); // call constructor Overloading(int)
}
public Overloading(int data) {
this.data = data;
}
public void print() {
this.print(0); // call method print(int)
}
public void print(int msg) {
}
public void print(float msg) {
}
public void print(int msg, String others) {
}
}
上面的例子裡說明constructor也可以overloading。要特別注意的是,傳回值並不能用來
分辨要呼叫哪個method,因此若再加上public int print()的宣告,就會造成編譯錯誤了。
初始化的執行順序
Class variable是在該類別載入JVM時進行初始化的, 因此寫作上經常在class variable
的宣告後面加上初始化的動作。對Object Variable來說, 是在產生Object時進行初始化
的, 但初始化的步驟可以寫在變數宣告後, 也可以寫在constructor內, 因此必須對其執
行順序有所了解。步驟如下:
先將所有變數設為內定值。對數值型態來說, 其值為0;對reference來說, 其值為null;對
boolean來說, 其值為false。
呼叫父類別的constructor。
執行變數宣告的初始化動作。
執行自己的constructor。
因此在如下的範例內
public class InitSequence {
int data = 2;
public InitSequence(int data) {
this.data = data;
}
public static void main(String[] argv) {
InitSequence s = new InitSequence(3);
System.out.println(s.data);
}
}
data的變化如下
設為內定值0
呼叫父類別的Constructor。因為類別InitSequence沒有宣告繼承任何類別, Java規定此
情況會自動繼承java.lang.Object這個類別。Object的Constructor不做任何事。
執行變數宣告的初始動作,成為2
執行自己的constructor,成為3
因此最後執行的結果會在螢幕上印出數字3。
Java語言還可以定義static block:
public class StaticBlock {
static { // this is a static block
data = (int)(Math.random()*100);
}
static int data;
public static void main(String[] argv) {
System.out.println(data);
}
}
static block內的程式碼, 是在該class載入JVM之後, 進行class variable初始化之前的
時間內執行。一般比較會使用static block的場合, 是該class用到一些非Java的程式庫
, 需要透過System.loadLibrary(String libName)方法把外界的程式碼載入時。這樣寫的
好處是只有當該class第一次被使用到時, 才會下載相關軟體, 以節省記憶體空間, 避免
重複下載, 並可以把實作的細節和外界隔離開來。對沒有這種機制的C語言來說, 很可能
就必須在主程式內寫上一堆很難懂的啟動程式碼。
class ClassNeedToLoadLibrary {
static {
System.loadLibrary("mylib");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] argv) {
}
}
final關鍵字
final關鍵字用在變數宣告時,表示該變數的值只能在宣告時給定,然後就不能再更改了。
public class Main {
public static final double PI = 3.14159;
public final int x = 10;
public static void main(String[] argv) {
final int local = 10;
Main m = new Main();
PI = 100; // Compile Error, final variable can only be set at
initialization
m.x = 10; // Compile Error
local = 100; // Compile Error
}
}
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