在物件導向程式設計中，繼承能有效提升程式碼重複使用性，子類別可繼承父類別的屬性和方法。然而，不當的繼承方式可能破壞封裝性，例如子類別直接存取父類別的私有成員。為避免此問題，可利用 protected 關鍵字，允許子類別存取父類別的 protected 成員，同時限制外部類別的存取，兼顧程式碼的重複使用性和資料隱藏原則。此外，提供適當的公有方法供子類別操作父類別的資料，能更有效地維護資料完整性，提升程式碼的穩定性和安全性，也符合臺灣軟體開發的實務經驗。
繼承的理解與實作
在物件導向程式設計中，繼承是一個基本的概念，允許我們建立新的類別（子類別）根據已有的類別（父類別）。這樣可以讓子類別繼承父類別的屬性和方法，並且可以增加新的屬性和方法或覆寫父類別的方法。
繼承的問題
當我們試圖實作一個子類別時，可能會遇到一些問題。例如，在下面的例子中，我們有一個 HourlyEmployee 類別，它繼承自 Employee 類別。HourlyEmployee 類別有自己的屬性 hoursWorked 和 hourlyRate，並且有方法 setHoursWorked 和 getHoursWorked。
class HourlyEmployee inheritsFrom Employee {
private num hoursWorked;
private num hourlyRate;
public void setHoursWorked(num hours) {
hoursWorked = hours;
weeklySalary = hoursWorked * hourlyRate; // 這裡會出錯
}
public num getHoursWorked() {
return hoursWorked;
}
}
問題出在 setHoursWorked 方法中，當我們試圖修改 weeklySalary 屬性時。由於 weeklySalary 是 Employee 類別中的私有屬性，所以 HourlyEmployee 類別的方法不能直接存取它。
解決方案
為瞭解決這個問題，我們可以在 Employee 類別中增加一個公有方法來修改 weeklySalary 屬性。然後，在 HourlyEmployee 類別中，我們可以呼叫這個方法來修改 weeklySalary。
class Employee {
private num weeklySalary;
public void setWeeklySalary(num salary) {
weeklySalary = salary;
}
}
class HourlyEmployee inheritsFrom Employee {
private num hoursWorked;
private num hourlyRate;
public void setHoursWorked(num hours) {
hoursWorked = hours;
setWeeklySalary(hoursWorked * hourlyRate);
}
public num getHoursWorked() {
return hoursWorked;
}
}
這樣，HourlyEmployee 類別就可以修改 weeklySalary 屬性了，而不會違反封裝原則。
物件導向程式設計中的資料隱藏原則
在物件導向程式設計中，資料隱藏（data hiding）是一個重要的原則。它規定，物件的資料應該只被物件本身的方法存取和修改，而不應該被外部的類別或方法直接存取或修改。這樣可以確保資料的一致性和安全性，避免因為外部幹擾而導致物件的行為不可預測。
但是，在繼承的過程中，子類別可能需要存取父類別的資料。為瞭解決這個問題，程式設計語言提供了一個中等安全性的存取修飾詞，即protected。protected修飾詞允許子類別存取父類別的資料，但不允許外部類別存取。
Employee 類別的例子
下面是一個例子，展示瞭如何使用protected修飾詞來存取父類別的資料：
public class Employee {
protected double weeklySalary;
public Employee(double hourlyRate, int hoursWorked) {
// ...
}
public double getWeeklySalary() {
return weeklySalary;
}
}
public class Manager extends Employee {
public Manager(double hourlyRate, int hoursWorked) {
super(hourlyRate, hoursWorked);
}
public void calculateBonus() {
double bonus = getWeeklySalary() * 0.1;
// ...
}
}
在這個例子中，Employee類別的weeklySalary資料被宣告為protected，這意味著只有Employee類別本身和其子類別（如Manager類別）可以存取這個資料。Manager類別可以使用getWeeklySalary()方法來存取weeklySalary資料，並計算獎金。
物件導向程式設計的進階概念
在物件導向程式設計中，繼承是一個重要的概念。它允許我們建立新的類別（子類別）根據已有的類別（父類別）。子類別可以繼承父類別的所有成員（屬性和方法），並可以新增自己的成員或覆寫父類別的成員。
保護成員的存取
當我們定義一個父類別的成員為保護（protected）時，子類別可以存取這個成員。這意味著子類別的方法可以直接存取父類別的保護成員。
例如，假設我們有一個名為 Employee 的父類別，包含一個保護的 weeklySalary 欄位。當我們建立一個名為 HourlyEmployee 的子類別，繼承自 Employee 時，HourlyEmployee 的方法可以存取 weeklySalary 欄位。
public class Employee {
protected double weeklySalary;
public void setWeeklySalary(double salary) {
weeklySalary = salary;
}
public double getWeeklySalary() {
return weeklySalary;
}
}
public class HourlyEmployee extends Employee {
// 可以存取父類別的保護成員
public void calculatePay() {
double pay = weeklySalary * 40;
// ...
}
}
類別圖
類別圖是一種圖形化的表示法，用於描述類別之間的關係。當我們定義一個類別的成員為保護時，類別圖中會使用一個特殊的符號（#）來表示保護成員。
例如，下面的類別圖描述了 Employee 類別的結構，其中 weeklySalary 欄位是保護的。
+---------------+
| Employee |
+---------------+
| #weeklySalary |
| +---------------+
| | setWeeklySalary |
| | getWeeklySalary |
| +---------------+
+---------------+
繼承和保護成員
當我們使用繼承時，子類別可以存取父類別的保護成員。這使得我們可以在子類別中新增或覆寫父類別的成員，而不需要將父類別的成員公開。
例如，假設我們有一個名為 HourlyEmployee 的子類別，繼承自 Employee。如果 Employee 類別的 weeklySalary 欄位是保護的，HourlyEmployee 的方法可以直接存取這個欄位。
public class HourlyEmployee extends Employee {
public void calculatePay() {
double pay = weeklySalary * 40;
// ...
}
}
這樣，HourlyEmployee 類別就可以使用 Employee 類別的保護成員，而不需要將這個成員公開。
看圖說話：
classDiagram
class Employee {
- weeklySalary: double
+ setWeeklySalary(salary: double)
+ getWeeklySalary(): double
}
class HourlyEmployee {
+ calculatePay()
}
HourlyEmployee --|> Employee
這個類別圖描述了 Employee 和 HourlyEmployee 之間的繼承關係，其中 HourlyEmployee 繼承自 Employee。Employee 類別的 weeklySalary 欄位是保護的，可以被 HourlyEmployee 的方法存取。
從現代管理者應具備的程式設計思維來看，理解物件導向程式設計中的繼承機制至關重要。深入剖析繼承的應用及其可能產生的資料存取問題，我們發現 protected 關鍵字的運用，有效平衡了程式碼封裝和子類別存取需求之間的矛盾。這種權衡取捨的思維，恰恰是高階管理者在決策時所需具備的。
挑戰在於如何避免濫用 protected 關鍵字，過度暴露父類別的內部資料，從而破壞程式碼的健壯性。這需要開發者具備良好的程式碼設計能力，同時也考驗管理者在團隊中推行程式碼規範的執行力。從長遠來看，程式碼品質的提升能有效降低維護成本，提升團隊效率，這與管理者追求的長期效益目標高度一致。
玄貓認為，隨著軟體開發的日趨複雜，掌握物件導向的精髓，特別是繼承和資料隱藏的平衡運用，將成為未來管理者的必備技能。對於渴望提升程式設計思維的管理者，深入理解 protected 關鍵字的應用場景和限制，並在實踐中不斷精進，將有助於提升程式碼設計能力和團隊管理效能。在時間有限的情況下，優先將此方法應用於核心程式碼的設計，最具效益。
