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Java Gossip: 使用類別（Class）定義物件

物件導向設計中，物件並不是憑空產生的，您必須先定義您的物件，您要一個規格書，這個規格書稱之為類別（Class）。

在Java中使用"class"關鍵字來書寫類別（規格書），您使用類別來定義一個物件（object）時，您考慮這個物件可能擁有的「屬性」（Property，在Java中則是用Field）與「方法」（Method）。屬性是參與物件內部運算的資料成員，而方法則是物件與外界互動的動態操作。

您使用類別定義出物件的規格書，之後根據這個規格書來建構物件，然後透過物件所提供的操作介面來與程式互動。

舉個例子來說，您可以定義一個物件：「球」。

考慮球有各種不同的顏色（或名稱），以及球最基本的球半徑資訊，您想到這些資訊應該可以取得，並可以進一步取得球的體積，當您在Java中要定義這些資訊時，您可以如下進行定義：

Ball.java

public class Ball { 
    private double radius; // 半徑 
    private String name;  // 名稱
 
    // 無參數建構方法 
    public Ball() { 
        this(0.0, "no name");
    }
 
    // 有參數建構方法 
    public Ball(double radius, String name) {  
        this.radius = radius; 
        this.name = name; 
    }

    public double getRadius() { 
        return radius; 
    }

    public String getName() { 
        return name; 
    }

    public void setRadius(double radius) {
        this.radius = radius;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

一個定義良好的類別，即使在不看程式碼實作的情況下，也可以從定義中所提供的公開（public）方法看出這個類別的大致功能。

"class"是Java中用來定義類別的關鍵字，Ball是您所取的類別名稱，記得一個類別的定義是這麼作的：

public class Ball {
// 實作內容
}

在類別中的運算參與資料（Field）及互動方法（Method），我們統稱其為類別成員（Class member）。

上例中的radius、name成員是field成員，getRadius()與getName()是method成員。注意到"public"這個關鍵字，它表示所定義的成員可以使用宣告的物件名稱加上 '.' 運算子直接呼叫，也稱之為「公用成員」或「公開成員」。而private這個關鍵字用來定義一個「私用成員」，它不可以透過參考名稱直接呼叫，又稱之為「私有成員」。

在定義類別時，有一個基本原則是：資訊的最小化公開。也就是說儘量透過方法來操作物件，而不是直接存取其內部運算參與資料（也就是field成員）。

資訊的最小化公開原則是基於安全性的考量，避免程式設計人員隨意操作field成員而造成程式的錯誤，您可以在日後的程式設計中慢慢來體會；在稍後的實作中，您將可以看到，我們將不會radius與name兩個私用成員直接進行存取，而是透過公開的方法來進行設定。

一個類別中的field成員，若宣告為"private"，則其可視範圍（Scope）為整個類別，由於外界無法直接存取私用成員，所以您使用兩個公開方法 getRadius()與getName()分別傳回其這兩個成員的值。

與類別名稱同名的方法稱之為建構方法 Cconstructor），也有人稱之為「建構子」，它沒有傳回值。顧名思義，建構方法的作用是讓您建構物件可以設定一些必要的建構資訊，它可以被重載（Overload），以滿足物件生成時不同的設定條件。

您在實作中重載了建構方法，在不指定參數的情況下，會將radius設定為0.0，而name設定為 "no name"，另一個建構方法則可以指定參數，this()方法用於物件內部，表示呼叫物件的建構方法，另一個就是this，它表示物件本身，您可以在關於 this 進一步瞭解其作用。

定義好類別之後，您就可根據這個類別（規格）來建構物件，建構物件時使用new關鍵字，顧名思義，就是根據所指定的類別（規格書）「新建」一個物件：

Ball ball1 = new Ball();
Ball ball2 = new Ball(3.5, "red ball");

在上例中配置了ball1與ball2兩個物件，ball1物件在建立時並不指定任何參數，所以根據之前對Ball類別的定義，ball1的radius 將設定為0.0，name設定為"no name"；ball2則給定兩個參數，所以ball2的radius設定為3.5，而ball2的name設定為"red ball"。

您可以透過公開成員來操作物件或取得物件資訊，方法是使用物件名稱加上「.」運算子，例如：

ball1.getRadius();
ball1.setName("GBall");

以下先看個簡單的程式：

SimpleClass.java

public class SimpleClass { 
    public static void main(String[] args) { 
        Ball b1 = new Ball(18.4, "red ball");
        System.out.println("名稱: " + b1.getName()); 
        System.out.println("半徑: " + b1.getRadius()); 
    } 
}

執行結果：

名稱: red ball
半徑: 18.4

類別與物件這兩個名詞會經常混於書籍與文件之中，例如「您可以使用Scanner類別」、「您可以使用Scanner物件」，這兩句在某些場合其語義是相同的，不過要細究的話，兩句的意思通常都是「您可以使用根據Scanner類別所建構出來的物件」，不過寫這麼長很煩，難免就省略了一些字眼。

Java會將參與內部運算的資料命名為field，其實是蠻有道理的，field在英文中有事件的參與者的意義，有限定範圍的意思。基本上，在定義物件時，field成員其作用範圍要限定於物件之中，對物件內部資料的變更，都要透過公開方法來進行，避免field成員的作用範圍離開了物件之外。