Object-Oriented Concepts

Object-Oriented Concepts

1-2

Previous study

• How to link “Java SDK” library– Using path and Classpath

• What benefits of “java”– Compile to byte-code and interpret byte-code

with Java virtual machine

1-3

第一個 Java Application

• Java Application 撰寫流程– 原始碼撰寫– 存檔– 編譯– 執行

1-4


import java.lang.*;

/**

* HelloWorldApp.java

* Use System.out.println to show “Hello World!” on the screen

*/

public class HelloWorldApp {

public static void main ( String[] args ) {

System.out.println("Hello World!");// Print the string

}

}

注意： Java 大小寫有分別

1-5


• 存檔– 檔名： HelloWorldApp.java

• HelloWorldApp: 習慣上與主類別同名• .java: 一定要使用 .java 作為附加名

1-6

Java 程式結構

/**

* HelloWorldApp.java 2001/08/01


*/



System.out.println(“Hello World!”); // Print the string

}

}

註解

主類別

進入點程式碼

1-7

程式註解 (comment)

• 註解格式– // 我是註解– /* 我也是註解 */– /** 我是註解文件 */– /* 雖然換行我還是註解 */– // 我是註解

1-8

註解

• javadoc– 功能：產生說明文件– 格式：

• javadoc HelloWorldApp.java• javadoc –d C:\MyDoc HelloWorldApp.java

– 外觀：

1-9

主類別

• 藍色粗體字部份即為主類別。• Java 程式至少要有一個類別，才能順利執行。

/**



*/




}

}

主類別

1-10

類別規則

• 主類別名稱要跟檔案名稱大小寫相同– 且在 Java 中，大小寫是有差別的

• 主要以英文字、數字、底線組成，不可以數字開頭，也不可以有空白

• 類別內容的開始與結束以 { } 框起來

1-11

進入點• 藍色粗體字部份即為進入點，為一個程式開始執行的地方。• Java 的進入點名稱為 “ main()” 函數

/**



*/




}

}

進入點

1-12

主方法宣告

• 應用程式會從 main 這個方法 (method) 開始執行，一個類別內只能有一個 main

• 可以有其他的方法 (method)• 由命令提示字元來的參數擺在 String[] args

public static void main(String[] args) {…

}

1-13

進入點

main (String[] args)voidstaticpublic

{程式碼寫在此處

}

main: 進入點的函數名稱。一定要取名為 “ main”

(String[] args): 傳遞給 main 的參數。void: main 的傳回值。 void 代表不傳回任何值。static: 宣告 main 是一個靜態函數。public: 宣告 main 函數大家都可以存取。注意 !! Java 每行程式後方都要以分號 “ ;” 分開。

回到原主題

1-14

函式呼叫 (function call)

• System.out– JAVA 標準的系統輸出– 將要印的字印到命令提示字元– 其他的如 System.out.print ( 沒有換行 )

System.out.println("Hello World!");

1-15

編譯程式

• 利用 javac 這個程式• 範例：

–javac HelloWorldApp.java• 成功的話，不會有任何訊息，並產生HelloWorldApp.class ，也就是 ByteCode中間碼 ( 位元程式碼 )

1-16

執行程式

• 利用 java 這個程式• 範例：

–java HelloWorldApp• 不需要加 .class 或是 .java• 會執行該 class 中的 main 函式

1-17

換行字元

• 換行 : \n• tab 定位 : \t• 反斜線 : \\• 雙引號 : \”

System.out.print(“\”Hello\tWorld!\\\n");

1-18

世界上有兩種程式設計師

• 你想當…

• 最厲害的程式設計師– 寫出最好的程式碼

• 最聰明的程式設計師– 拿最好的程式碼，組合出更好的程式碼

1-19

程式設計方法

• 「軟體工程」（ Software Engineering ）– 研究如何建立正確、可執行和良好撰寫風格的

程式碼，嘗試使用一些已經驗證過且可行的方法來解決程式的問題。

• 「程式設計」（ Programming ）– 使用指定的程式語言來解決問題的程式設計方

法。

1-20

程式設計方法

• 學習程式設計需要經歷數個學習過程，即四種「程式設計技術」（ Programming Techniques ），或稱為「程式設計風格」（ Programming Styles ），如下所示：– 非結構化程式設計（ Unstructured Programming ）。

– 程序式程式設計（ Procedural Programming ）與結構化程式設計（ Structured Programming ）。

– 模組化程式設計（ Modular Programming ）。– 物件導向程式設計（ Object-Oriented Programming ）。

1-21

非結構化程式設計

• 早期的 BASIC 和組合語言都屬於非結構化程式設計。

• 主要是指不論大小程式都只擁有一個main() 方法，而且程式碼是以線性方式依序的執行。

1-22

非結構化程式設計問題

• 在開發大型程式時，會產生的問題：–重複的動作會產生重複的程式碼– 如利用 goto

•增加程式的複雜度• 產生一些無用的程式碼片斷

–資料都屬於「全域」（ Global ）資料，容易誤改

1-23

程序式與結構化程式設計

• 程序式程式設計是將程式中重複的程式片斷抽出成為「程序」– （ Procedures ，或稱為Subroutine 、 Routine ）或「函數」（ Functions ）。

– 間接將資料宣告成區域變數 (Local Variable)

1-24

程序式與結構化程式設計

• 因為程式已經分割成程序，所以在 main() 方法的程式碼只是依序呼叫各程序（ Procedure Call ），來完成任務。

• 整個程式使用流程控制連接各程序，即構化程式設計。

1-25

模組化程式設計

• 模組化程式設計是為了能夠重複使用分割建立的程序– 將相同功能的函數結合在一起成為獨立的「模組」

（ Modules ），模組是一個處理指定功能的子程式。

1-26

程序型與模組型之差異

• 程序– 與主程式相依，無法替換– 移除會影響主程式運作

• 模組– 具有特定規格的介面與資料結構，可以替換成其他類似功能的模組

– 視情況可以移除，不影響主程式運作，只是會缺少一些功能

1-27

物件導向程式設計

• 物件導向程式設計是一種程式設計的方法，將原來專注於問題的分解，轉換成了解問題本質的資料，也就是「物件」（ Object ）。

• 程式是由物件組成，物件內含處理的資料和相關程序，物件是使用訊息來溝通合作以解決問題。

1-28

物件導向技術

• 物件導向分析 (OO Analysis)–了解問題與需求

• 物件導向設計 (OO Design)– 將需求萃取成物件模型 (抽象化 ) ，或邏輯概念圖

• 物件導向程式 (OO Programming)– 將邏輯設計轉換成實際程式碼

1-29

物件導向程式技術

• 演戲– 寫好劇本與對白 ( 分析與描述問題 )–找好演員與道具 ( 物件 )– 開始演 ! ( 執行程式 )

• 每個場景需要哪一些演員與道具上場•怎麼演才可以表達出劇情

1-30

抽象資料型態

• 物件導向程式設計的精神是資料抽象化– 為了在電腦中描述真實世界的各種實體東西– 透過抽象資料型態建立電腦與真實世界的橋樑

• 程式設計的目的是解決問題，也就是將生活中的真實問題轉換成電腦程式

• 真實問題可能很複雜，必須抽出其重點部分來解決

1-31

抽象化目的

• 將問題轉換成模型的方式稱為「抽象化」（ Abstraction ），在電腦技術中，其主要的目的是定義問題的二個屬性：– 資料（ Data ）：問題影響的資料。– 操作（ Operators ）：問題產生的動作。

1-32

物件導向的抽象資料型態

• 物件導向程式語言的抽象資料型態，在 Java 語言就是「類別」（ Class ）。– 將具有同一類型資料和介面的物件分成一類

• 將個人基本資料問題抽象化成 Person 模型，對應真實世界中人的實體– 內含姓名 name 、地址 address 和電話號碼 phone等資料

– setPerson() 指定個人資料， getName() 、 getAddress() 和getPhone() 取出個人資料的操作

1-33

抽象資料型態與物件導向

• 物件導向程式設計的精神是資料抽象化– 每一個物件屬於一種抽象資料型態– 物件導向將問題的資料和該資料的相關操作一起思考

1-34

物件導向的思維

• 物件導向技術源於 1960年代的 Simula 程式語言，它是 Simulation Language 的簡稱，這是一種模擬語言，希望使用電腦程式來模擬真實世界的各種處理過程。

• 換句話說，物件導向的思維就是現實生活的思維方式– 其實大家早已知道，而且一直使用它。

1-35

物件

• 你的四周–人 , 動物 , 植物 , 車子等等

• 物件中所包含有–狀態 (Stats, 內在資料 )

• 大小 , 形狀 , 顏色 , 重量等等– 行為 (Behaviors, 外在操作介面 )

•車子可以發動、停車、加速和換擋等等

1-36

從案例中學習識別物件

• 物件導向思維的重點是如何從描述的問題中識別出物件，以便建立問題的模型，可能的方法如下：– 問題中是否有【具體的事物】，例如：人、書、電腦、車子等。

– 問題中是否有【事件】，例如：訂購商品、借書、參加會議、旅遊等。

1-37

從案例中學習識別物件 - 物件特徵 1

• 保留資訊（ Retained Information ）：物件需要能夠保留資訊，所以物件一定擁有一些屬性，即資料。

• 需要提供服務（ Needed Service ）：物件需要能夠提供服務，例如：更改屬性的操作。

• 共通屬性（ Common Attributes ）：所有出現的物件都擁有共通的屬性。

1-38

從案例中學習識別物件 - 物件特徵 2

• 共通操作（ Common Operators ）：所有出現的物件都擁有共通的操作。

• 本質的需求（ Essential Requirements ）：擁有其它外部的實體物件，它需要取得物件的資訊，例如： Order訂單物件需要取得Customer客戶物件的【地址】屬性。

• 多重屬性（ Multiple Attributes ）：物件擁有的屬性並非只屬於它，它可以是一個更大物件的屬性。

1-39

物件導向技術的觀念

• 物件導向技術有三個重要觀念– 物件：提供資料和處理資料程序的封裝– 訊息：物件間的溝通方式，建立物件互動和支援多型的觀念

– 類別：將有相同特性的物件，歸納成同一類抽象資料型別

1-40

物件（ Object ）觀念

• 物件是對應到現實生活的實體或事件，擁有三種特性：狀態、行為、識別字– 狀態（ State ）

• 物件內部包含的資料– 可以是一個變數– 例如：車子的車型、排氣量、色彩和自排或手排等屬性。

1-41

物件（ Object ）觀念 -特性

• 行為（ Behavior ）– 物件的方法 (methods)

• 來產生行為– Java 語言是使用方法來實作行為– 例如：車子可以發動、停車、加速和換擋等。

1-42

物件的狀態與行為 (變數與方法 )

1-43

物件（ Object ）觀念 -特性

• 識別字（ Identity ）– 每個物件都擁有獨一無二的識別字，用來

與其他的物件做區別• 在記憶體中有個唯一的位址

–Java 語言是使用物件參考（ Reference ）作為物件的識別字。

1-44

物件（ Object ）觀念 - 範例

• 使用 MySentraCar 物件模擬 1800cc紅色四門的Sentra車子– MySentraCar 是物件的識別字，有別於眾多其它車輛的物件

• 狀態– 車型（ type ）、排氣量 (cc) 、色彩 (color) 、幾門 (door) 。

• 行為– 發動（ starting ）、停車（ parking ）、加速

（ speeding ）、換檔（ shift ）。

1-45

物件（ Object ）觀念

• 使用 MySentraCar 物件模擬車輛時，是使用變數儲存目前的狀態值，建立方法來模擬行為，如下所示：– 變數：type=Sentra 、 cc=1800 、 color=red、 door=4 。

– 方法：starting() 、 parking() 、 speeding() 、 shift() 。

Quiz

• So many brands and types– BMW, Nissan, Toyota, Lexus, VOLVO, audi,

Benz– Toyota

• VIOS, Altis, Premio, Yaris, Wish

• How to apply OO concepts?

1-46

Example1

• 今天上課講的整數與人的例子• 解開 Example1.zip• Javac *.java• Java Example1

1-47

Exercises

• 以物件導向思考，試圖將生活中的東西以物件導向方式來描述

• 看看以前寫的 C code，想想如何用物件導向來改寫？

1-48

Documents

Object-Oriented Concepts