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Java 入門教程：第六章物件導向程式設計核心觀念與類別實作

編輯：Java 程式設計入門

章節導讀

前幾章涵蓋基本資料類型、陣列、運算子、流程控制。本章進入物件導向程式設計核心：基本觀念、類別、物件、套件、介面，最後給出完整 Java 檔案格式。

§ 6.1 物件導向程式設計

6.1.1 物件、類別與訊息

物件：變數（狀態）與方法（行為）的集合。變數構成核心，方法包圍核心隔離外部存取 → 封裝實現模組化、資訊隱藏、可移植性與安全性
例：汽車物件 → 狀態：速度、油量、型號、位置；行為：加速、煞車、換檔。操作時無需知內部零件運作細節
訊息傳遞：物件間互動透過訊息。包含三要素：接收者、採用方法、所需參數。執行後可能回傳資訊（如儀表顯示速度）
類別：抽象同類物件共性。定義共同變數與方法。實例化類別產生物件。例：汽車類別描述所有汽車共性，建立實例產生具體汽車物件 → 程式碼重用

6.1.2 繼承

子類別繼承父類別所有狀態與行為，並可新增自身特徵
例：公車、計程車、貨車繼承汽車類別，擁有共同特性外各有專屬操作/用途
形成類別層次，由一般至特殊逐步細化
程式碼重用，複雜度線性增長而非幾何級數
Java 採單一繼承（C++ 支援多重繼承），降低複雜度。多重繼承透過介面實現，概念更簡單、使用更方便，不限於繼承關係

6.1.3 多型

方法多載：同類別中多個同名方法，依傳入參數個數/型別決定呼叫哪個。例：繪圖類別 draw() 可接受字串、矩形、圓形等參數
方法覆寫：子類別重新實作父類別方法，展現自身特徵。例：賽車類別覆寫父類別 加速() 方法提升性能。覆寫隱藏父類實作，強調子類別特殊性

§ 6.2 類別

類別為 Java 程式基本元素，封裝一類物件狀態與方法，為原型。結構：

classDeclaration {
    classBody
}

6.2.1 類別宣告

最簡形式：class className { ... }
可包含：父類別、實作介面、修飾詞 public, abstract, final（後續章節詳述）。

6.2.2 類別主體

定義所有成員變數與方法。慣例變數在方法前定義：

class className {
    memberVariableDeclarations;
    methodDeclarations;
}

範例 6.1：Point 類別

class Point {
    int x, y;
    void init(int ix, int iy) { x = ix; y = iy; }
}

成員可設定存取權限：private, protected, public, friendly（包內預設，§6.6 詳述）。
成員分實例成員與類別成員（static）（§6.7、§6.8 詳述）。

6.2.3 成員變數

最簡宣告：type variableName; 類型可為任意 Java 資料類型。同類別內變數名稱唯一，但可與方法同名（如 int x; 與 int x()）。
成員變數作用域為整個類別，區別於方法內區域變數。可用修飾詞限定：

final：常數，如 final int CONSTANT = 50; 程式中不可修改，慣用大寫命名
static：類別變數（§6.7）

6.2.6 建構子

特殊方法，名稱與類別同名、無回傳型別、用於初始化新物件。每個類別皆有建構子，可多載。若未實作，JVM 提供無參數預設建構子。

範例 6.5：Point 類別雙建構子

class Point {
    int x, y;
    Point() { x = 0; y = 0; }
    Point(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; }
}

優勢：new 配置記憶體時自動呼叫建構子，避免建立物件後每次手動呼叫初始化方法。建構子只能由 new 呼叫，同樣受存取權限限制。

6.2.7 finalize() 方法

垃圾回收前 JVM 自動呼叫，釋放系統資源（開啟檔案、socket 等）。宣告：
protected void finalize() throws Throwable

覆寫時慣用模式：

protected void finalize() throws Throwable {
    // 清理本類別資源
    super.finalize(); // 呼叫父類 finalize()
}

super 與 java.lang.Object 於 §6.4 講述。

§ 6.3 物件

類別實例化產生多個物件，透過訊息傳遞（呼叫方法改變狀態或產生行為）互動完成複雜任務。

6.3.1 物件生成：宣告、實例化、初始化

語法：type objectName = new type([paramList]);

type objectName; 宣告，不分配記憶體
new 分配記憶體、呼叫建構子、回傳物件參考（記憶體位址引用）
執行建構子完成初始化，多載建構子依參數決定呼叫哪個

範例：建立 Point 物件

Point p1 = new Point();        // 呼叫無參數建構子
Point p2 = new Point(5, 10);   // 呼叫帶參數建構子

p1, p2 佔用不同記憶體，值獨立，操作互不影響。
物件參考指向中間資料結構（含型別資訊與堆疊位址），實際記憶體位址不可操作 → 安全性保障。

6.3.2 物件使用：存取成員變數與呼叫方法

存取變數：objectRef.variable 例：p.x = 10; 或 tx = new Point().x;
呼叫方法：objectRef.methodName([params]) 例：p.move(30,20); 或 new Point().move(30,20);
建議盡可能用方法呼叫而非直接存取變數，體現物件導向特性
方法回傳值可合法使用：作為條件判斷、鏈式呼叫（p.newPoint().print()）、存取回傳物件成員（px = p.newPoint().x）

範例 6.6：完整 Point 類別與使用示範

class Point {
    int x, y;
    String name = "a point";
    Point() { x=0; y=0; }
    Point(int x, int y, String name) { this.x=x; this.y=y; this.name=name; }
    int getX() { return x; }
    int getY() { return y; }
    void move(int newX, int newY) { x=newX; y=newY; }
    Point newPoint(String name) { return new Point(-x, -y, name); }
    boolean equal(int x, int y) { return this.x==x && this.y==y; }
    void print() { System.out.println(name + " : x = " + x + " y = " + y); }
}

public class UsingObject {
    public static void main(String args[]) {
        Point p = new Point();
        p.print();
        p.move(50,50);
        System.out.println("x = " + p.x + " y = " + p.y);
        System.out.println("x = " + p.getX() + " y = " + p.getY());
        if(p.equal(50,50)) System.out.println("I like this point!!!!");
        p.newPoint("a new point").print();
        new Point(10,15,"another new point").print();
    }
}

輸出展示物件建立、移動、直接/間接存取座標、比較、建立對稱點與新物件列印。