物件導向程式設計與類別圖應用解析

– 7 分鐘閱讀

物件導向程式設計是現代軟體開發的重要方法，其核心概念圍繞類別和物件，透過封裝、繼承、多型等特性提升程式碼的模組化、重複使用性及可擴充套件性。類別圖作為統一塑模語言（UML）的組成部分，有效地視覺化類別結構，清晰地呈現屬性和方法，進而輔助開發者理解和溝通設計理念。在軟體開發流程中，類別圖不僅能做為設計藍圖，也能作為溝通工具，促進團隊協作。

  classDiagram
    class Employee {
        - string lastName
        - num hourlyWage
        - num weeklyPay
        + void setLastName(string name)
        + void setHourlyWage(num wage)
        + num getWeeklyPay()
        + void calculateWeeklyPay()
    }

建立類別和類別圖

建立類別的過程包括定義類別的屬性和方法。類別圖是一種視覺化的工具，用於描述類別之間的關係。

例子：Employee 類別


## Employee 類別

### 屬性
* `lastName`
* `hourlyWage`
* `weeklyPay`

### 方法
* `setHourlyWage()`
* `getHourlyWage()`
* `calculateWeeklyPay()`

物件導向程式設計的優點

物件導向程式設計具有許多優點，包括：

  • 模組化：物件導向程式設計允許程式設計師將程式分解為小的、獨立的單元，從而使得程式更容易維護和修改。
  • 重複使用：物件導向程式設計允許程式設計師重複使用程式碼，從而減少程式的大小和複雜度。
  • 易於擴充套件：物件導向程式設計允許程式設計師輕鬆地增加新的功能和特性，從而使得程式更容易擴充套件。

物件導向程式設計的基礎

在物件導向程式設計中，物件是具有屬性和方法的實體。屬性是用來描述物件的特徵，而方法是用來定義物件的行為。

宣告物件

宣告物件的語法通常如下：

類別名稱 物件名稱;

例如：

Employee myAssistant;

這個宣告建立了一個名為 myAssistant 的物件，該物件是 Employee 類別的例項。

使用物件的方法

物件的方法可以使用以下語法呼叫：

物件名稱.方法名稱(引數列表);

例如：

myAssistant.setLastName("Reynolds");
myAssistant.setHourlyWage(26.75);

這些方法呼叫設定了 myAssistant 物件的 lastName 和 hourlyWage 屬性。

封裝

封裝是物件導向程式設計的一個重要特徵。它允許您使用物件的方法而不需要知道方法的內部實作細節。這被稱為「黑箱」方法。

類別圖

類別圖是一種用來描述類別的圖表。它通常由三個部分組成：類別名稱、屬性和方法。類別圖可以用來規劃或描述類別的特徵。

類別圖的結構

類別圖的結構如下：

+---------------+
|  類別名稱  |
+---------------+
|  屬性        |
+---------------+
|  方法        |
+---------------+

例如：

+---------------+
|  Employee    |
+---------------+
|  lastName   |
|  hourlyWage  |
+---------------+
|  setLastName  |
|  setHourlyWage |
|  getHourlyWage |
+---------------+

這個類別圖描述了一個名為 Employee 的類別，該類別具有 lastName 和 hourlyWage 屬性，以及 setLastName、setHourlyWage 和 getHourlyWage 方法。

類別圖的用途

類別圖可以用來規劃或描述類別的特徵。它也可以用來向非程式設計師描述類別的功能。

類別與物件導向程式設計

在物件導向程式設計中，類別（Class）是一個基本的概念。類別是對物件的抽象描述，定義了物件的屬性（Attribute）和方法（Method）。屬性是物件的資料成員，方法是物件可以執行的動作。

類別的定義

類別的定義通常包括以下幾個部分：

  • 類別名稱（ClassName）
  • 屬性（Attribute）：定義了物件的資料成員，例如lastName、hourlyWage、weeklyPay
  • 方法（Method）：定義了物件可以執行的動作，例如setLastName()、setHourlyWage()、getLastName()、getHourlyWage()

類別圖（Class Diagram）

類別圖是一種視覺化工具，用於描述類別的結構和關係。類別圖通常包括以下幾個部分：

  • 類別名稱
  • 屬性：列表顯示類別的屬性，例如lastName: string、hourlyWage: num、weeklyPay: num
  • 方法：列表顯示類別的方法，例如setLastName(name: string): void、setHourlyWage(wage: num): void、getLastName(): string、getHourlyWage(): num

物件的例項化

當我們建立一個類別的例項時，會為每個例項分配一塊記憶體空間，用於儲存其屬性值。所有例項分享同一個類別的方法。

類別的設計

類別的設計應該遵循以下幾個原則：

  • 封裝：類別的屬性和方法應該被封裝在一起，外界只能透過方法來存取屬性。
  • 抽象：類別應該提供一個抽象的介面，隱藏實作細節。
  • 繼承：類別可以繼承其他類別的屬性和方法。
  • 多型：類別的方法可以被重寫或多載。
看圖說話：
  classDiagram
    class Employee {
        - lastName: string
        - hourlyWage: num
        - weeklyPay: num
        + setLastName(name: string): void
        + setHourlyWage(wage: num): void
        + getLastName(): string
        + getHourlyWage(): num
    }

這個類別圖描述了Employee類別的結構，包括其屬性和方法。

物件導向程式設計中的類別圖

類別圖是統一模型語言（UML）的一部分，UML是一種通用目的的開發工具，常用於軟體設計。類別圖描述了類別的屬性和方法，提供了一種視覺化的方式來展示類別的結構和行為。

類別圖的元素

類別圖由以下元素組成：

  • 類別名稱
  • 屬性（資料成員）
  • 方法（函式）

方法的表示

方法可以用以下格式表示：

方法名稱（引數列表） : 傳回型別

例如：

getWeeklyPay() : num

calculateWeeklyPay() : void

類別圖的範例

以下是Employee類別的類別圖範例：

class Employee
{
    string lastName
    num hourlyWage
    num weeklyPay

    void setLastName(string name)
    {
        lastName = name
        return
    }

    void setHourlyWage(num wage)
    {
        hourlyWage = wage
        return
    }

    num getWeeklyPay()
    {
        return weeklyPay
    }

    void calculateWeeklyPay()
    {
        weeklyPay = hourlyWage * 40
        return
    }
}

方法的型別

方法可以分為三種型別：

  • 設定方法（set方法）：用於設定或變更資料成員的值。
  • 取得方法（get方法）：用於取得資料成員的值。
  • 執行方法：用於執行特定的工作，例如計算週薪。

類別圖的優點

類別圖提供了一種清晰簡潔的方式來展示類別的結構和行為，幫助開發人員瞭解類別的設計和實作。

看圖說話：

  classDiagram
    class Employee {
        - string lastName
        - num hourlyWage
        - num weeklyPay
        + void setLastName(string name)
        + void setHourlyWage(num wage)
        + num getWeeklyPay()
        + void calculateWeeklyPay()
    }

在這個類別圖中，Employee類別有三個資料成員：lastName、hourlyWage和weeklyPay。類別中還有四個方法：setLastName、setHourlyWage、getWeeklyPay和calculateWeeklyPay。這些方法提供了一種方式來設定或取得資料成員的值，或者執行特定的工作。

瞭解類別和類別圖

在物件導向程式設計中，類別是對物件的抽象描述，定義了物件的屬性和行為。類別圖是一種視覺化工具，幫助我們瞭解類別之間的關係。

類別的基本元素

一個類別通常包括以下元素：

  • 屬性（Attributes）：定義了類別的資料成員，例如員工的姓名、薪水等。
  • 方法（Methods）：定義了類別的行為，例如計算週薪、設定薪水等。

類別的宣告

以下是類別的宣告範例：

class Employee {
    // 屬性
    private String lastName;
    private double hourlyWage;
    private double weeklyPay;

    // 方法
    public String getLastName() {
        return lastName;
    }

    public double getHourlyWage() {
        return hourlyWage;
    }

    public double getWeeklyPay() {
        return weeklyPay;
    }

    public void setHourlyWage(double wage) {
        hourlyWage = wage;
        calculateWeeklyPay();
    }

    private void calculateWeeklyPay() {
        weeklyPay = hourlyWage * 40;
    }
}

在這個範例中，Employee 類別有三個屬性：lastName、hourlyWage 和 weeklyPay。類別中還有四個方法：getLastName、getHourlyWage、getWeeklyPay 和 setHourlyWage。其中，setHourlyWage 方法不僅設定了 hourlyWage 的值，還呼叫了 calculateWeeklyPay 方法來更新 weeklyPay 的值。

類別圖

類別圖是一種視覺化工具，幫助我們瞭解類別之間的關係。以下是 Employee 類別的類別圖：

  classDiagram
    class Employee {
        - lastName: String
        - hourlyWage: double
        - weeklyPay: double
        + getLastName(): String
        + getHourlyWage(): double
        + getWeeklyPay(): double
        + setHourlyWage(wage: double): void
        - calculateWeeklyPay(): void
    }

在這個類別圖中，Employee 類別有三個屬性和四個方法。類別圖清晰地展示了類別的結構和行為。

看圖說話：

這個類別圖展示了 Employee 類別的結構和行為。類別有三個屬性：lastName、hourlyWage 和 weeklyPay。類別中還有四個方法：getLastName、getHourlyWage、getWeeklyPay 和 setHourlyWage。其中，setHourlyWage 方法不僅設定了 hourlyWage 的值，還呼叫了 calculateWeeklyPay 方法來更新 weeklyPay 的值。這個類別圖幫助我們瞭解 Employee 類別的設計和實作。

從內在修養到外在表現的全面檢視顯示，掌握物件導向程式設計的精髓能大幅提升程式開發效率與品質。分析比較傳統程式設計方法，物件導向程式設計的模組化、重複使用性及擴充套件性更能適應快速變化的商業環境，然而，對於習慣線性思考的開發者而言，轉換到物件導向的思維模式是一項挑戰。這需要重新理解程式架構和元素之間的關係，並培養抽象化與封裝的思維能力。玄貓認為，隨著軟體系統日趨複雜，物件導向程式設計將成為不可或缺的核心技能，管理者應鼓勵團隊學習並應用此方法，從程式碼層面提升團隊效能與產品價值。對於渴望長期發展的程式設計師而言，及早掌握物件導向程式設計的精髓，無疑是提升自身競爭力的關鍵策略。

玄貓

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。