# 物件導向的三大特性 : 封裝，繼承，多型
物件導向的三大特性：封裝、繼承、多型
A.封裝性（Encapsulation）：
封裝（Encapsulation）的概念就是在程式碼中設置權限，讓不同的物件之間有不同的存取限制，而不是把所有資料都攤在陽光下讓大家使用。「封裝」可防止程式的原始碼被竄改，保障了資料的隱密性，並提高了程式的穩定性和安全性，你總不可能希望辛苦做好發佈出去的程式，可以被使用者隨便亂改吧？
封裝的程式碼實作是透過「存/取控制修飾子」來達成的，不同的程式語言會有更細緻的分類與不同的使用方法，但我們這裡只介紹最常用的三種：public、private和protected。
封裝性的「存/取控制修飾子」：
「存/取」是兩個動作，也就是儲存和取用，但我們一般把它當作「使用」的意思就好，並直接合併在一起稱呼它為「存取」。
public、private、default與protected等存取控制修飾子，可以於宣告類別（class）、建構子（constructor，或翻譯作建構子）、介面（interface）與函式（或翻譯作函數、方法）時使用。
封裝性的各種修飾子也可以應用在方法（成員函數）上
* 註：修飾子，可想成是英文的形容詞，加在名詞或動詞的前面，例如「私人的錢包」，這個「私人的」就是修飾子。
public：
public的英文是「公開的、公眾的」，意思最容易了解，就是不做任何管控限制。比喻來說，就像路邊的飲料販賣機，任何人都可以去買，以程式來說就是把所有的資料都攤在陽光下讓大家共享。
被宣告為public的成員變數或成員函式，可以讓同一類別或物件的成員存取使用，也可以讓其他類別或物件的成員存取使用。
private：
被宣告為private的成員變數或成員函數，只能讓同一個類別或物件的成員存取使用，禁止讓其他類別或物件的成員存取使用。
private的英文是「私人的、私有的」，就是像私房錢一樣的意思。例如我們由Student類別創造了一個「小明」的物件，並且在小明的物件中實作了一些private方法，則這些private方法只能給小明這個物件使用，語法為「小明 .方法名稱（）;」。若今天阿輝要來使用這個方法，若寫作：阿輝 .方法名稱（）;，即使語法正確，complier還是會出現錯誤訊息，告知使用者這個方法受到private修飾子的管控，所以阿輝不能使用。
不過因為private的限制條件太嚴格了，若把類別或物件的成員變數與成員函式全部都宣告為private，那這個物件就等於搞自閉，完全不能與別的物件互動，這樣就失去物件導向的精神了。所以，即使是被宣告為private的成員變數，也能透過public方法做存取，與別的物件互動。
什麼意思呢？舉個例子，例如製作RPG遊戲時，我們可以把「劍士」物件的成員變數atk（攻擊力）宣告為private，再宣告一個public方法來執行攻擊，例如叫它attack（）方法。attack（）方法的定義會使用到atk這個private變數來做計算，例如：傷害值 = atk數值 * 裝備加成 * 命中率。
這樣我們就達到目的：即我們既可以防止使用者隨意亂改劍士的atk數值，也可以透過attack（）這個public方法來存取atk這個private變數，和其他物件做互動，例如造成了「暗黑龍」這個物件350點的傷害。
protected：
protected英文的意思是「受保護的」，被宣告為protected的成員變數或成員函數，只能讓同一個類別或物件的成員、以及「繼承於它」的子物件存取使用，禁止讓其他物件的成員存取使用。
以上面private的例子來說，若改為protected修飾子，則就是除了小明，以及繼承於小明的子類別（例如小明的兒子、孫子…）可以使用protected方法，其他「外人」還是不能使用。除了這點不同之外，其餘protected的觀念和用法，都和private相同。
總結一下上面所講的東西，並且再把套件（package）功能也一併放進來考慮：
1. public：用public修飾的類別、屬性及方法，代表不設任何權限，即使位於不同套件（資料夾階層的概念）的類別，無論是不是繼承來的子類別，都能存取使用，反正就是無論怎樣都可以的意思。
2. protected：用protected修飾的類別、屬性及方法，基本上和public都相同，權限都放的很開。不過，對於不同套件的類別，除非有繼承關係才可以存取使用。換句話說，若沒有繼承關係，不同套件的類別就無法存取使用。
3. default：當不寫任何存取控制修飾子的時候，預設就是default修飾子，所以實際上並不會真的把default寫出來。基本上和protected都相同，不過有一點比protected嚴格，就是不論有無繼承關係，只要是不同套件（資料夾階層的概念）的類別，都無法存取使用。
4. private：用private修飾的類別、屬性及方法，只有在同一個類別（class）的 { } 區塊內的成員才能存取它，其餘都免談。如果其他類別或物件想要存取private修飾的東西，可以透過該類別或物件內的public方法來達成。
所以，四個JAVA存取控制修飾子，權限的管控強度由低到高分別為：
public protected 不寫（default） private
* 註：注意若不寫存取控制修飾子，在不同的程式語言有不同的意義，例如C++或C# 的class中若不寫存取控制修飾子，所代表的是private而不是JAVA的default，因此必須確認不同程式語言的情況。
B.繼承性（Inheritance）：
繼承性（Inheritance）的概念很簡單，可用日常生活的比喻來理解。例如，兒子繼承了爸爸的家業（子類別會繼承父類別的屬性和方法），所以兒子會有父親已經做過的東西，而不必再重新做一次。而在程式語言中，繼承最大的好處是可以不必一再撰寫重複的程式碼，不只節省心力和時間，更重要的是可以提高程式的可讀性，增加程式的結構化程度，並讓維護和新增功能時更加容易方便、減少錯誤。
除了上一課提到，我們可以透過繼承把多個 class 重複的程式碼寫在同一個 class 以減少「Class 之間」的重複程式碼之外，我們也可以利用繼承減少「class 內部」的重複程式碼
如果我們想讓 Monster 可以攻擊不同的生物，像是村民或其他怪物，那可能需要為不同的生物撰寫不同版本的 Attack：
public void Attack（Villager villager） {
....
}
public void Attack（Monster monster） {
....
}
但是我們都知道 Villager 與 Monster 就繼承自 Creature，所以我們可以這樣寫：
public void Attack（Creature creature） {
....
}
這樣只要是 Creature 或是它的衍生類別，都可以被傳入 Attack 處理，就可以大大減少 Class 內部的重複程式碼。
為什麼我們要這麼熱衷於減少重複的程式碼？因為重複的程式碼會讓程式變得又臭又長，不易閱讀、不易除錯，降低程式的可維護性，更會占用額外的記憶體空間，有害無利。
繼續這個比喻，兒子不但繼承了父親所有的程式碼，同時兒子也可以在這個基礎上再增加新的程式碼，所以子類別的成員就是：「父類別的成員加上自己的（新）成員」。或者，子類別也可以修改父類別所留下來的東西（即「複寫，override」）。所以理論上來說，子類別會比它的父類別有更高的靈活性與自由度，並且更加多元，即「青出於藍勝於藍」的概念。
父類別如爸爸，子類別如兒子，爸爸有的，兒子繼承了也會有，還可以加上兒子自己才有的東西，青出於藍勝於藍。而應用在程式撰寫，繼承的東西當然就是程式碼，所以繼承的好處是可以減少重覆撰寫相同的程式碼，有程式碼再利用的概念。
和生物的家族觀念一樣，一個小孩只會有一個爸爸，但一個爸爸卻可以有很多個小孩。程式碼也是一樣的，每個類別只能有一個父類別，而父類別可擁有一個以上的子類別。
父類別和子類別的概念是相對的，也就是子類別可以再衍生出更多子類別，這時候的子類別就可看成是父類別，而原本的父類別就變成「祖父」類別 … 和人類家族觀念的父親、祖父、兒子、孫子、曾孫…觀念完全一樣，很容易了解，我們稱為「多層」繼承。注意，「多層」繼承和「多重」繼承雖然中文只差一個字，但卻是完全不同的觀念喔。
剛才講到多層繼承，現在來說明一下它和多重繼承的不同。當一個子類別是從多個父類別繼承而來時，我們稱之為「多重繼承」，例如兒子並不只是繼承了父親的家業，也同時繼承了叔叔、伯伯 … 的家業，是一種平行的關係，和多層繼承的垂直關係不同。不過，和人類在分家產的時候一樣，多重繼承在實際撰寫程式時，很容易產生邏輯混亂、出現糾紛，使用方式也較為困難，因此有些程式語言（如Java）就內定不支援多重繼承（除非以比較間接的方式實現，例如實作多個介面），因此建議若非經驗豐富的設計者，盡可能少使用多重繼承。
補充：不同的程式語言有不同的稱呼，Java中習慣稱為父類別，C# 習慣稱為基底（base）類別，或者你也可以看到基礎類別、父類別 … 等不同名稱，但說的都是同一個東西。至於子類別也有人稱為衍生類別（derived class），知道一下還有這些稱呼即可。
最後再說到很重要的東西，就是子類別無法繼承到父類別的「private成員」（如果有的話）、「建構子」（一定有，但無法被繼承），以及被宣告為「final」的成員（如果有的話）。也就是說，不是任何東西都能從父類別繼承給子類別，這三個東西是不能被繼承的，如下圖所示：
C.多型性（Polymorphism）：
多型性（Polymorphism）的概念，又可分為多載（Overloading）和複寫（Overriding），以下分成兩個子項目來解說。
一、多載（overloading）：
多載的概念簡單來說，就是相同名稱的方法（Method），藉由傳給它不同的參數（函數的輸入值），它就會執行不同的敘述，以產生不同的輸出。就像是同一台果汁機，丟進去蘿蔔就會輸出蘿蔔汁，丟進去蘋果就會輸出蘋果汁。而且，由於蘋果比較硬，所以這台優秀的果汁機會自動把刀片旋轉的力道和轉速調強一點。
以上比喻，用程式語言的術語表達就是：「同一個方法（Method）會依據它的參數值（輸入值）的「型態」、「數量」，甚至「順序」的不同，自動選擇對應的定義，執行不同的敘述，輸出不同的結果」。
以下面這段計算矩形面積的程式碼來說，有兩個完全同名的函數（都叫computeArea（）），但函數的參數定義不同，讓編譯器自動判斷：依據現在輸入的參數，要呼叫此函數的哪一個版本，這就叫做多載（overloading）。當你寫「computerArea（8）;」，編譯器就會呼叫上面那個定義，當作正方形來計算面積，輸出64。而當你寫「computerArea（8, 5）;」，編譯器就會呼叫下面那個定義，當作長方形來計算面積，輸出40。
以這個計算面積的例子來說，還可以定義同一個函數的參數「型態」為不同，讓編譯器自動執行多載的判斷。例如，我可以在上面的程式碼中，再加入這幾行：
public double computeArea（double length, double width）
{
return length * width ;
}
這樣也一併包含了長、寬不是剛好為整數，而是有小數點的場合。
多載（Overloaded）：
如果今天有兩個method，這兩個method的名稱相同，但是signatures不同，那就是 overloaded。
多載：同名異式
只有方法的名稱相同，而只要方法的回傳值型態、參數的型態、參數的數量 … 有一個不同，就是多型，而不是多載。
那甚麼是 signature 呢？signatures 指的就是引數（輸入值）的種類、數目、排列與 method 名稱，例如下面這兩個 method 他們的變數名稱雖然不同，但是因為種類相同，method 名稱也相同，所以 signatures 就算相同。
並不是只有method才有overloaded，建構子也可以做多載。
Example 1:
void sleep（int time, string s） {....}void sleep（int sleepTime, string sound） {....}
而下面這兩個雖然引數數目相同，但是型態不同，所以 signatures 就不相同
Example 2:
void eat（int numberOfFood） {....}void eat（string foodName） {....}因此我們只需要辨別 signatures ，就可以知道 method 是否有重複。重複的 method 是沒有意義的，因為這種情況下，程式無法得知你到底是要呼叫哪一個 method。如 Ex1 中，C# 會當作沒看到第二個 method，所以你永遠無法呼叫到它。那你又為何要這樣寫呢？
另外一個常見問題是，引數與 method 名稱都相同，但是 output 型態不同算是重複嗎？
答案是，算！請看下面這個例子
Example 3:
int run（） {...}void run（） {...}如果我今天呼叫 run（） 的話，你可以辨別我是要呼叫哪一個 run（） 嗎？相信你應該了解了吧？這就是為什麼這樣也算是重複的 method。
多型：
我們說要出去打球，但如果拿的是不同的球，就是打不一樣的球。程式語言也是一樣，雖然都是打球的playball（）方法，但如果給這個方法傳入不同的球，就會執行不同的操作。例如：
playball（棒球）; // 打棒球
playball（保齡球）; // 打保齡球
playball（羽毛球）; // 打羽毛球
當然，程式設計師必須要先定義好這三個不同球種的實際程式碼，但無論如何，我們可以使用同一個方法名稱playball（），而不需要去額外定義三個不同名稱的方法，例如不需要再去定義：playbaseball（）、playbowling（）、playbadminton（）三個連名稱都不同的方法。
這樣做的好處是可以增加程式的可讀性和結構化的程度，就像我們可以把洗衣和烘衣的程式碼定義在同一台全功能洗衣機，而不用分別去買洗衣機和烘衣機。這種觀念稱為多型，為「同名異式」的實際應用。
baseball.play（）;
bowling.play（）;
badminton.play（）;
以上這樣也是多型的一種：不同的物件可以使用同名的方法，但方法的實際內容並不一樣（因為scope不同 … 因此沒有名稱衝突的問題）。
因為同一個類別可以分別建立多個物件，每一個物件都可以呼叫自己的方法，或存取自己的屬性，所謂執行物件的方法就是針對不同物件送出不同的訊息，如下所示：
now.printTime（）;
open.printTime（）;
close.printTime（）;
雖然三個物件（now、open、close）都是執行printTime（）方法，但primtTime（）方法的實際內容依據不同物件而有所不同。
JAVA的多載還有一種變體，就是可以不必事先指定參數的數量，術語稱作「可變（數量）參數」，又稱「不定個數參數」，可以支援「任意數量的輸入值」當作函數的參數。
舉個例子，我們可以定義一個函數add（），這個函數會把所有輸入的整數值都相加起來，並回傳計算後的結果。假如在沒有多載功能的C語言中，我們會這麼寫：「int add（int x, int y）{ return x + y;}」，不過這個函數只能適用於2個輸入值的情況，若是要計算3個數或更多個數的相加就無能為力了，除非我們事先知道到底有幾個數要相加，但使用起來就很沒有彈性。
而使用JAVA的可變（數量）參數功能，則無論我們有多少個輸入值，add（）函數都來者不拒，能幫我們計算出總和，非常好用。
要使用可變（數量）參數，實際的程式碼如下：
int[ ] arr = { a, b, c, d, e, f }; // 宣告一個陣列物件，其中a ~ f 是任意數量的整數
class Addnumber { // 定義一個類別，其名稱為Addnumber
int add（int… arr） { // 在函數的（）區塊內，寫上「型態 … 物件（或變數）名稱」
int sum = 0 ;
for（int i = 0; i < arr.length ; i++）{ // 定義一個for迴圈
sum = sum + a[i] ; // 計算陣列arr中所有元素的總和
}
return sum ; // 回傳add（）函數的計算結果
}
}
以上程式碼，無論arr陣列中的元素有幾個，add（）函數都能正確輸出總和，例如我們輸入「add（2,3）;」就會得到sum的值為5，輸入「add（1,3,5,8,7,6,4,2）;」就會得到sum的值為36，使用上非常靈活。
如果在不是物件導向、沒有多載功能的C語言，對於相同名稱的函數來說，只要函數的參數（輸入值）的型態、數量或順序不同，則C語言就會判定它們是不同的函數，所以使用者必須要定義數個不同名稱的函數，也就是說要購買蘿蔔專用的蘿蔔果汁機、蘋果專用的蘋果果汁機 … 非常麻煩，所以多載功能的優勢就顯現出來了。
二、複寫（Overriding）：
上面計算矩形面積的例子已經示範過何謂「多載」，而複寫（Overriding）是指子類別對其父類別的方法（method）做改寫、並取而代之。複寫的觀念也很容易理解，打個比方，兒子繼承了父親的公司，並且對公司制度做了多項改革，例如行政流程全面電腦化、導入ERP系統管理庫存、汰換過時的設備、甚至於人事變動…等，這就是複寫。
以實際的程式碼來看。以下的程式碼中，動物類別中定義了凡是Animal類別都有4隻腳，並且定義了getLegs（）方法可以回傳有4隻腳的資訊。而鳥（Bird）類別繼承了Animal類別，但因為鳥只有2隻腳，所以讓Bird類別將Animal類別的getLegs（）方法給覆寫掉，改成回傳2隻腳。
<-- 這是C#
如果子類別要對父類別的（同一個）方法做複寫，我們會在子類別中複寫的（新）方法前面加上「@Override」的「JAVA註解」作為標記。如果不加的話程式雖然還是可以執行，但如果在子類別複寫時打錯字，編譯器也不會告訴我們哪邊錯了，加上考慮到程式的可讀性，建議不要偷懶，一律都把它寫上去。
我們把「@Override」的術語稱為「JAVA註解」，英文不是comment而是「annotation」。意思就是說，這個註解不只給人看，也是給編譯器看的，這樣編譯器才知道這個是要複寫的（新）方法。話雖這麼說，但其實就把「JAVA註解」當作是一般的關鍵字來使用就好。
註：除了@Override，其他的「JAVA註解」還有：
1. @Deprecated：不建議使用的方法，意思就是，JAVA的編譯器不會優先去使用這個方法。
2. @SuppressWarnings：加上這個JAVA註解的程式碼段落，將不會出現編譯器警告，也就是即使這
個段落有地方出錯了，編譯器也不會告訴你。通常是用在自己對這些錯誤已經心知肚明，但為
了某些原因，不想讓編譯器主動提醒（煩）你。
「複寫」同時也可以搭配「繼承」和「多載」來使用，例如在子類別中，以多載的方式，複寫父類別中的方法（method）。
注意，複寫不能與多型搭配使用，也就是說要複寫的新方法，其方法名稱和參數的類型、數量、順序都要和被複寫的原方法相同才行。
註：在C# 語言中，是在要「被複寫」的方法前面加上virtual關鍵字，而在「要複寫的新方法」前面加上override關鍵字，和Java是用@override的語法不同。
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多型
多型，指同一個行為，但有不同的結果，例如滑鼠左鍵點擊，有時點擊是確認事件，在遊戲就可能是射擊事件，但同樣都是滑鼠左鍵點擊，卻執行不一樣的內容，如此一來，可以讓我們更有彈性的設計，不會被侷限只能永遠特定型別才能被呼叫使用，而是可以不斷延伸擴展出來更多種型別。
Rhino的指令 – 滑鼠左鍵或右鍵有不同的功能，也是多型。
範例
class Animal {
void move() {
System.out.println("父類別 move ... ");
}
}
class Dog extends Animal {
void move() {
System.out.println("小狗陸地跑...");
}
}
class Bird extends Animal {
void move() {
System.out.println("小鳥天上飛...");
}
}
class Fish extends Animal {
void move() {
System.out.println("小魚水中游...");
}
}
class HKTDemoJava {
public static void main(String[] args) {
Animal animal = new Animal();
Dog dog = new Dog();
Bird bird = new Bird();
Fish fish = new Fish();
moveAnimal(animal);
moveAnimal(dog);
moveAnimal(bird);
moveAnimal(fish);
}
static void moveAnimal(Animal animal) {
animal.move();
}
}
執行結果：
父類別 move ...
小狗陸地跑...
小鳥天上飛...
小魚水中游...
方法重載(Overload)和方法覆寫(Override)差異比較
• 方法重載(Overload)：
我們在方法那一節討論到，方法重載(Overload)，即在一個類別當中，有同樣的方法名稱，但參數資料不同。
• 方法覆寫(Override))：
子類別繼承父類別，覆寫父類別方法，方法名稱與參數都一樣。子類別可以根據自己需求重新定義改寫方法。
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抽象
抽象，abstract，為一個修飾子，可以用來修飾類別和方法。可以把他想像成是一種合約的概念，當你繼承抽象類別，你就必須遵守這份繼承合約，繼承者需在子類別中實作這些父類別所交代要定義的方法。
抽象修飾類別語法
注意的是，抽象類別無法被實體化，只能被繼承。所以也不能定義 private 的抽象類別。
abstract class 類別名稱{
//todo sth...
}
範例
abstract class AbstractFather(){
void makeMoney(){
System.out.println("makeMoney ... ");
}
}
抽象修飾方法語法
同理，抽象方法無法被實體化後使用也不能定義 private 的方法，只能被覆寫且方法大括號內不能有任何程式。另外，抽象方法只能被定義在抽象類別中，否則一樣會編譯報錯。
abstract 封裝修飾子 回傳型態 方法名稱(<參數...>);
//抽象方法不能定義方法本體，簡單說就是這裏不能有任何程式，否則會編譯報錯。
範例
abstract public void makeMoney();
介面
介面語法
封裝修飾子 interface 介面名稱{
//方法
}
範例
public interface Info{
void getInfo();
}
類別實作介面
當類別要使用此介面，將會使用 implements 這個關鍵字，介面裡面宣告的方法都並需時做出來，否則會報錯。
class People implements Info{
public void getInfo(){
System.out.println("獲取資訊")
}
}
類別實作多個介面
語法
class 類別名稱 implements 介面1,介面2,...介面x{
//
}
範例
interface A {
void getAInfoData();
}
interface B {
void getBInfoData();
}
class HKTDemoJava implements A, B {
public static void main(String[] args) {
}
@Override
public void getAInfoData() {
}
@Override
public void getBInfoData() {
}
}
介面繼承介面
public interface 介面名稱 extends 介面1, 介面2 {
// ...
}
範例
interface A {
void getAData();
}
interface B extends A {
void getBData();
}
public class Main implements B {
public static void main(String[] args) {
}
@Override
public void getBData() {
}
@Override
public void getAData() {
}
}
抽象類別與介面比較
抽象類別
• 一個類別只能繼承一個抽象類別
• 抽象類別可以定義方法本體，簡單雛形程式
• 以資料為主體
• 資料欄位，事後可修改變更資料值
介面
• 一個類別可以實作多個介面
• 介面不能定義方法本體
• 以行為方法為主體
• 資料欄位，預設是 public static final，所以資料事後不能修改
從零開始學 Java 程式設計】繼承
作者： HKT - 4月 21, 2019
繼承
繼承，在人類的世界當中簡單的定義是父親或家族之前打拼下來的江山，傳給下一代。下一代的兒女、子孫，將繼承擁有上一代的財產或事業。在程式當中可以定義一個子類別透過關鍵字 extends 來繼承父類別所定義屬性欄位、方法等功能。如果父類別有不符合的功能卻想要用同樣的方法名稱，可以完全覆寫父類別的方法。
繼承種類
一個父親可以生很多孩子，但是孩子只能有一個父親。
extends
只要透過 extends 關鍵字，子類別將可以擁有父類別的所定義屬性欄位、方法等功能。
語法
class 父類別名稱{
// todo sth...
}
class 子類別名稱 extends 父類別名稱{
// todo sth...
}
範例
//父類別
class Animal{
int weight;//體重
int age;//年齡
//移動
void move(){
// todo sth...
}
}
//子類別
class Dog extends Animal{
// todo sth...
}
//子類別
class Bird extends Animal{
void fly(){
}
}
父類別，有點像公版或是一個很底層的基礎建設，大家都用的到，可以將共用的提出來放在父類別上，不用各自子類別又重覆定義，寫相同的程式碼。以此範例，我們先定義一個 Animal 動物的父類別，父類別有體重和年齡的屬性欄位，還有一個移動的方法。當子類別繼承此父類別，將擁有這些屬性欄位和方法。而各自子類別，可以再根據當下的功能需求，各自定義自己的功能。
再舉一例，如果你覺得 Java 原生的按鈕很難用，你可以繼承原本按鈕的功能外，可以在為自己或客戶打造更好用的按鈕。
super 和 this
super 關鍵字：透過 super 關鍵字來存取父類別屬性欄位或呼叫父類別方法。
this 關鍵字：透過 this 關鍵字，指定為自己的屬性欄位或自己的方法。
範例：
class Animal {
void eat() {
System.out.println("Animal : eat");
}
}
class Dog extends Animal {
void eat() {
System.out.println("Dog : eat");
}
void eatTest() {
this.eat(); // this 呼叫自己的方法
super.eat(); // super 呼叫父類別的方法
}
}
public class HKTDemoJava {
public static void main(String[] args) {
Animal animal = new Animal();
animal.eat();
Dog dog = new Dog();
dog.eatTest();
}
}
多層初始化
我們在「類別」一節中，了解到，當我們將類別實體化成物件時，會進行建構子初始化的動作。而如果是多層繼承，初始化順序，當然是從父親先初始化在繼續往下子類別延續下去初始化。
範例：
class A{
A(){
System.out.println("執行A建構子...");
}
}
class B extends A{
B(){
System.out.println("執行B建構子...");
}
}
class C extends B{
C(){
System.out.println("執行C建構子...");
}
}
class HKTDemoJava {
public static void main(String[] args) {
C c = new C();
}
}
執行結果：
執行A建構子...
執行B建構子...
執行C建構子...
多型操作、抽象方法與抽象類別
如果類別與類別之間有繼承關係,則您可以用父類別宣告一個參考名稱,並讓其參考至子類別的實例,並以父類別上的公開介面來操作子類別上對應的公開方法,這是多型( Polymorphism )操作的基本方式。
更進一步的,您可以在父類別中事先規範子類別必須實作的方法,父類別中暫時無需實作,這樣的方法稱之為抽象方法( Abstract method ),它的目的是先規範操作介面,並在執行時期可以操作各種子類別的實例,包括有抽象方法的類別則稱之為抽象類別( Abstract class )。
• 多型導論
在前一個小節您知道在 Java 中,Object 類別是所有類別最頂層的父類別,您可以使用 Object 類別來宣告一個參考名稱,並讓它參考至所有的物件,例如以下的程式碼是可行的:
1 Object obj = "Java is funny!";
"Java is funny!"在執行時期會產生一個 String 實例作為代表,您可以讓它被 Object 所宣告的名稱 obj 參考而不會有任何的錯誤,在 Java 中您可以讓父類別所宣告的參考名稱,參考至子類別的實例。
Object 上有 toString()、hashCode()等方法,而 String 也繼承了這些方法,由於擁有同樣的操作方法,因而您可以透過obj 名稱來操作 toString()、hashCode()等方法,例如程式碼11-10 所示範的:
public class PolymorphismDemo {
public static void main(String[] args) {
Object obj1 =
new String("Java Everywhere");
Object obj2 =
new String("Java Everywhere");
System.out.println(obj1.toString());
System.out.println(obj1.hashCode());
System.out.println(obj1.equals(obj2));
}
}
程式碼 11-18 PolymorphismDemo.java
bj1 名稱是 Object 型態,即使如此您仍可以正確的操作String 實例上擁有的共同方法,即 Object 上已規範的方法,所以程式碼第 8 行會顯示"Java Everywhere" ,第 9 行會顯示雜湊碼,第 10 行會進行字串內容值的比較,結果如下所示:
圖11-21 程式碼 11-18 的執行結果
像這樣透過 Object 型態的參考名稱來操作 String 子類的實例,就是多型(Polymorphism)操作的一個實際例子,由於您所使用的是 Object 型態的介面,所以無法操作 String 子類別上自己定義的 toUpperCase()、toLowerCase()等方法,Object 型態的名稱並不認識那些方法。
圖11-22 子類別上特定的方法無法透過父類介面來操作
如果您要操作子類別上的特定方法時,您要先轉換操作的介面,例如:
Object obj = "Java is funny!";
String str = (String) obj;
System.out.println(str.toUpperCase());
這一次使用的是 String 態的參考名稱,因而可以正確操作toUpperCase() 方法了,結果會在螢幕上顯示 "JAVA IS FUNNY!"的文字。
圖11-23 使用 String 參考名稱來操作 String 物件
• 抽象方法、抽象類別
在定義類別的時候,您也許會先定義出一些子類別必須共同遵守的行為,但父類別的目的只是先定義,在父類別中並不打算實作這些行為,此時您可以將這些行為定義為抽象方法( Abstract method )。
在定義方法時,您可以使用關鍵字 abstract 來修飾它成為抽象方法,而一個含有抽象方法的類別則稱之為抽象類別( Abstract class ),抽象類別不能被實例化,它只能被繼承,繼承抽象類別的子類別必須實作抽象類別中所有的抽象方法。
程式碼 11-19 示範了抽象方法與抽象類別的一個實際例子,您設計了一個 GuessGame 類別,當中在 start()方法中先定義了猜數字的遊戲流程,但對於如何取得使用者輸入,以及如何顯示猜錯或猜對的訊息等方法,您希望子類別中自己定義。
```
public abstract class GuessGame {
private int number;
public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}
public void start() {
int guess = 0;
do {
guess = userInput();
if (guess > number) {
bigger();
}
else if (guess < number) {
smaller();
}
else {
right();
}
} while (guess != number);
}
// 抽象方法
protected abstract void bigger();
protected abstract void smaller();
protected abstract void right();
protected abstract int userInput();
}
```
程式碼 11-19 GuessGame.java
程式碼第 1 行使用 abstract 將類別修飾為抽象類別,而程式碼第 24 行到第 27 行則使用 abstract 定義了抽象方法,可以看到抽象方法並不用實作,直接以分號作結即可。
抽象類別無法被實例化,使用它的方法是繼承它,例如程式碼 11-20 繼承 GuessGame 實作一個文字模式下的猜數字遊戲。
```
public class TextGuessGame extends GuessGame {
private java.util.Scanner scanner;
public TextGuessGame() {
scanner =
new java.util.Scanner(System.in);
}
// 實作抽象方法
public void bigger() {
System.out.println(
"輸入數字比較目標數字大");
}
public void smaller() {
System.out.println(
"輸入數字比較目標數字小");
}
public void right() {
System.out.println("恭喜!猜中了!");
}
public int userInput() {
System.out.print("輸入數字: ");
return scanner.nextInt();
}
}
```
程式碼 11-20 TextGuessGame.java
繼承了 GuessGame 的 TextGuessGame 類別必須實作bigger()、smaller()、right()與 userInput()方法,您可以在程式碼 11-21 中看到,子類別如何實作,對於父類別中定義的流程並不影響。
public class GuessGameDemo {
public static void main(String[] args) {
GuessGame game = new TextGuessGame();
game.setNumber(456);
System.out.println("猜數字 0.1 版...");
game.start();
}
}
程式碼 11-21 GuessGameDemo.java
注意到名稱 game 的型態是 GuessGame , 由於TextGuessGame 物件的所有方法在父類別中都有規範,因而 game 可以操作 TextGuessGame 上的所有方法,這是多型操作的例子,一個執行的範例如下:
圖11-24 程式碼 11-21 的執行結果
如果今天您打算製作一個視窗模式的猜數字遊戲,您可以繼承 GuessGame 類別實作一個 WindowGuessGame,並在抽象方法中實作視窗模式的訊息顯示,最後將程式碼 11-21 的第一行改為以下:
1 GuessGame game = new WindowGuessGame();
其餘的程式無須修改,就可以直接操作 WindowGuessGame 物件來完成視窗模式的猜數字遊戲。
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