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Managing Inheritance Lecturer：曾學文
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Outline this 存取控制（Access Control） static 關鍵字 Your Turn 物件導向語言三大特性
實體成員與類別成員 static 初值設定區塊 Your Turn 物件導向語言三大特性 封裝 (Encapsulation) 繼承（Inheritance） 同名異型（ Polymorphism ） Overriding Overloading super 關鍵字 Java 物件祖先：Object 類別 Final Classes and Methods
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this 關鍵字 this 關鍵字：用來存取目前的物件
通常在 instance method 或建構元（constructor）內使用 this，可以呼叫目前物件的任何成員。 原因：成員變數被 method 或是建構元內的同名參數給『遮蔽』了 常使用在 constructor 裡，當參數與成員變數名稱相同時 在 method 裡使用 this 的目的，是為了要避免成員變數與參數之間的混用（ambiguity），尤其當參數名稱與成員變數名稱相同時 this 也可用來呼叫此物件的 methods this 也可以用來呼叫此物件的 constructor
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this 關鍵字 可以透過 this，呼叫相同類別底下的另一個建構元 public class AClass {
private int x, y; private int width, height; public AClass(){ this(0,0,0,0); } public AClass(int width, int height){ this(0,0,width,height); public AClass(int x, int y, int width, int height){ this.x = x; this.y = y; this.width = width; this.height = height; ...
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this 關鍵字 具有二個建構元的 Box 類別 class Box { double width, height, depth;
// 預設的建構元 Box() { this(1, 2, 3); } // 可以自行指定長寬的建構元 Box(int width, int height, int depth){ this.width = width; this.height = height; this.depth = depth;
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this 關鍵字 Example: BoxDemo.java class BoxDemo {
public static void main (String args []) { //宣告、配置與初始化Box物件 Box myBox1 = new Box(); Box myBox2 = new Box(10, 20, 30); double vol1, vol2; //顯示第一個盒子的體積 myBox1.showVolume(); //獲得第二個盒子的體積 myBox2.showVolume(); }
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Your Turn 建立一個 Rectangle 類別 此類別必須完成下列要求 建構元 顯示目前的長、寬之值 取得目前矩形之面積
初始化預設長、寬各為 8、4 可自行設定矩形之長與寬 可以複製相同物件的建構元(傳進去的參數為要copy的物件) 顯示目前的長、寬之值 取得目前矩形之面積 畫矩形，由 * 構成邊長sdfsadsadsa 在 RectangleDemo 類別下，寫個 main() 來測試所有功能
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Your Turn Hint class Rectangle { final int DEFAULT_LENGTH = 8;
final int DEFAULT_WIDTH = 4; private int length; private int width; Rectangle(){ … } Rectangle(int length, int width){ … } Rectangle(Rectangle obj){ … } void showLW(){ … } double getArea(){ … } void drawRect(){ … } public static void main(String[] args){ … } }
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存取控制（Access Control） 控制存取的關鍵字 public、protected、private 置於類別或成員宣告之前
若沒有指定任何存取權限，表示此類別或成員僅供相同類別庫的其他類別使用，稱為 package access 層級 將類別或成員設定為 package access 層級的好處是可使同在一個類別庫下的每個類別互相使用成員
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存取控制（Access Control） public default protected private
任何類別皆可存取 default packetage access protected 允許宣告的類別、子類別與同一個套件中的類別使用 private 只有在類別內部可以存取 對於成員變數，通常設定為 private 權限，再透過 methods，如 get/set 來存取資料
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存取控制（Access Control） Class Access 類別不可設定為 private 或 protected
若為了避免他人任意使用 constructors 建立物件 可將 constructors 設定為 private 另外提供 static 的 methods 建立物件、複製物件 main() 必須由程式外部的程式碼來呼叫（Java 執行時期系統），所以 main() 必須為 public 設計存取秘訣： 設定適合但最嚴苛的存取等級。因此，盡量使用 private。 如此在修改成員變數內容時，只能透過 method。除非，在評估設為 public後會對於程式效能有顯著提升的情況。
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存取控制（Access Control） Example: Alpha.java private int iamprivate = 1;
int iampackage = 2; //package access protected int iamprotected = 3; public int iampublic = 4; private void privateMethod() { System.out.println("iamprivate Method"); } void packageMethod() { // default: package access System.out.println("iampackage Method"); protected void protectedMethod() { System.out.println("iamprotected Method"); public void publicMethod() { System.out.println("iampublic Method");
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存取控制（Access Control） Example: DeltaOne.java package One;
public class DeltaOne { public static void main(String[] args) { Alpha a = new Alpha(); //a.privateMethod(); //illegal a.packageMethod(); //legal a.protectedMethod(); //legal a.publicMethod(); //legal //System.out.println("iamprivate: “ + a.iamprivate); //illegal System.out.println("iampackage: “ + a.iampackage); //legal System.out.println("iamprotected: “ + a.iamprotected); //legal System.out.println("iampublic: “ + a.iampublic); //legal }
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存取控制（Access Control） Example: DeltaTwo.java package Two; import One.*;
public class DeltaTwo { public static void main(String[] args) { Alpha alpha = new Alpha(); //alpha.privateMethod(); //illegal //alpha.packageMethod(); //illegal //alpha.protectedMethod(); //illegal alpha.publicMethod(); //legal //System.out.println("iamprivate: “ + alpha.iamprivate); //illegal //System.out.println("iampackage: “ + alpha.iampackage); //illegal //System.out.println("iamprotected: “ + alpha.iamprotected); //illegal System.out.println("iampublic: “ + alpha.iampublic); //legal }
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static 關鍵字 實體成員與類別成員 變數或 methods 若宣告為 static，則此變數或 methods 即為類別變數（class variables）或類別方法（class methods） 宣告為 static 的變數或 methods 不屬於任何此類別的物件，屬於此類別所有物件共同擁有 宣告 static DataType VarName; static ReturnType MethodName(Arg List) 使用 ClassName.VarName ClassName.MethodName(Arg List)
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static 關鍵字 使用時機 無論此類別擁有多少物件，這份資料只需要一份 某種方法在實行時，與個別的物件無關 即便是沒有任何物件被產生，依舊可以使用被宣告成 static 的變數與 methods；相反的，instance variables 與 methods 必須透過物件才能實施 在 static methods 裡，無法直接呼叫 instance methods 或直接使用 instance variables 因為 instance variables 與 methods 必須透過物件才能實施
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static 關鍵字 被用 static 宣告的類別方法和類別變數，意思上就像是其他程式語言中的全域函數（global functions）和全域變數（global variables），例如：Ｃ語言 因此，如果要很多宣告成 static 的方法或變數的話，必須要謹慎使用！
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static 關鍵字- 實體成員與類別成員
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static 關鍵字 - 實體成員與類別成員 Example: StaticDemo.java
public class StaticDemo { public int instanceInteger = 0; public int instanceMethod() { return instanceInteger; } public static int classInteger = 0; public static int classMethod() { return classInteger; public static void main(String[] args) { …
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static 初值設定區塊 class 變數或是實體變數，可以直接設定初值 限制： 不能用 if-else 來設定初值
public class BedAndBreakfast { public static final int MAX_CAPACITY = 10; //initialize to 10 private boolean full = false; //initialize to false } 限制： 不能用 if-else 來設定初值 設定初值時，不可以處理 exceptions 若發生 exceptions，也無法做錯誤處理
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static 初值設定區塊 static 初值設定區塊 Java 允許將 static 變數集合起來進行初始化動作 語法：
因為 x 和 isOK 都是 class 變數，無法在建構元中設定初值，且利用 static 初設設定區塊可以處理 exceptions。 class TestClass{ static int x; static boolean isOK; static{ x = 100; //static int x; isOK = false; // static isOK; }
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建構元（Constructors） 修飾建構元的關鍵字 private
如果一個類別裡所有的建構元都是宣告成 private 的話，那這個類別應該會有 public 的類別方法（class method），讓其他類別建立此類別之物件 protected 只有該類別的 subclass，或是屬同一個 package 裡的類別，才可以使用此建構元 public 所有類別都可以使用此建構元 預設 只有同一個 package 裡的類別，才能使用此建構元
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Your Turn 整理上次寫的 Rectangle 類別 此類別必須完成下列要求
此類別不提供 constructor 供外部存取（為 private） 要提供三個 class methods 來建立 Rectangle 物件 第一個是使用預設長寬：長 8，寬 4（createRect） 第二個是可以讓使用者自行指定（createRect） 第三個複製矩形（cloneRect） 顯示目前的長、寬之值（showLW） 取得目前矩形之面積（getArea） 畫矩形，由 * 構成邊長（drawRect）
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Your Turn Hint // 建構元 private Rectangle(){ … } // 另一個建構元
private Rectangle(int length, int width){ … } // 此建構元提供給 cloneObj 用，用以複製 private Rectangle(Rectangle obj){ … } // 提供一個可以製造長方形的 class method static Rectangle createRect() { … } // 提供一個可以製造且自行設定長方形的 class method static Rectangle createRect(int len, int width) { … } // 複製此長方形 static Rectangle cloneRect(Rectangle obj) { … } // 顯示現在的長、寬 void showLW() { … } // 取得現在的面積 double getArea(){ … } // 畫出此長方形 void drawRect(){ … }
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物件導向三大特性 封裝 (Encapsulation) 繼承 (Inheritance) 同名異型 (Polymorphism)
設計 Class，決定要將哪些屬性，方法，事件封入類別中的動作叫做封裝。 讓程式碼可以以Class為單位分類，並讓文件撰寫可以用物件導向模式撰寫 (e.g., class diagram)。 繼承 (Inheritance) 設計 Class 時，先利用現存 Class 作為 “祖先”，再加以增加或修改功能的動作叫繼承。 讓程式碼可以輕易地重複使用，並形成樹狀結構之class diagram。 同名異型 (Polymorphism) 呼叫相同的函式，卻會出現不同的行為的現象，稱為同名異型。分為 “overriding” 及 “overloading”。 擴充既有程式碼之功能。
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物件導向三大特性 封裝 (Encapsulation) 設計一個 Class 的屬性，方法，事件，稱為 “封裝” 一個類別。 人類 屬性：
身高 體重 年齡 方法： 走路 跑步 事件： 被打 驚嚇 開心
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物件導向三大特性 繼承 (Inheritance) 人類 音樂家 設計 Class 時，先利用現存 Class 作為 “祖先”，
再加以增加或修改功能的動作叫繼承。 讓程式碼可以輕易地重複使用，並形成樹狀結構之class diagram 人類 屬性： 身高 體重 年齡 方法： 走路 跑步 事件： 被打 驚嚇 開心 = 165 = 80 = 45 音樂家 貝多芬 作曲 發表
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物件導向三大特性 同名異型 (Polymorphism) Overriding 人類 人類.走路() { 約一分鐘三十步 } 音樂家
屬性： 身高 體重 年齡 方法： 走路 跑步 事件： 被打 驚嚇 開心 人類.走路() { 約一分鐘三十步 } 音樂家 音樂家.走路() { 約一分鐘十步 } 作曲 同樣是呼叫 “走路”， 宣告成人類與音樂家 就是不一樣。 發表
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物件導向三大特性 同名異型 (Polymorphism) Overloading 人類 音樂家
屬性： 身高 體重 年齡 方法： 走路 跑步 事件： 被打 驚嚇 開心 音樂家.作曲(“王先生”) 音樂家 作曲 作曲 (委託人) 自動判斷
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封裝 (Encapsulation) Example: TimeDemo.java
將資料（屬性）與方法（行為）封裝在一個物件裡頭，物件裡頭的資料與方法被緊緊的綁在一起，並擁有資訊隱藏（Information hiding）的特性。 Example: TimeDemo.java class Time { private int hour; private int minute; private int second; public Time() { … } public void setTime(int hh,int mm,int ss) { … } public String toString() { … } }
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繼承（Inheritance） 繼承概念圖
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繼承（Inheritance） 語法： class ClassName extends BaseClass
例如：class Line extends GraphicsObject Base Class（SuperClass）：基底類別、父類別 Derived Class（Subclass）：衍生類別、子類別 Java 理論上不支援多重繼承，也就是說，一個子類別只能有一個父類別。 子類別將會繼承到父類別中所有可以存取的成員，包括：變數以及方法 注意：建構元（constructor）無法被繼承 Java 中每個物件的總祖先：Object 類別（ java.lang.Object ）
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繼承（Inheritance） 可繼承成員 不可繼承成員 Superclass 中宣告為 public 或 protected 的成員。
如果 Subclass 與 Superclass 在同一個 package 中，會繼承未做任何存取控制宣告的成員。 不可繼承成員 如果 Subclass 與 Superclass 在不同 package，所有未宣告有效範圍的成員全部不繼承。（因為預設式 package access） Superclass 中宣告成 private 的成員
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繼承（Inheritance） Example: Dog.java public class Dog { // 屬性 (Variables)
private String name; private String color; private int age; // 建構元 (Constructor) public Dog(String name, String color, int age){ this.name = name; this.color = color; this.age = age; } // 方法 (Methods) public void bark() { … } public void handshake() { … } public void rollover(int theTimes) { … } …
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繼承（Inheritance） Example: Pomer.java public class Pomer extends Dog {
// 建構元 public Pomer(String name, String color, int age) { super(name, color, age); } // 新的方法 public void proud() { System.out.println("哼...");
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同名異型（ Polymorphism ） 覆蓋 Overriding
可覆蓋成員 任何與 Superclass 同名的成員 必覆蓋成員 Subclass 一定要覆蓋 superclass 中宣告為 abstract 的 methods，除非 subclass 本身也是 abstract 類別 不可覆蓋成員 Subclass 不可覆蓋 superclass 的 final methods
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同名異型（ Polymorphism ） 覆蓋 Overriding 將 父類別 Dog 的 Handshake 方法 Override 掉
class Pomer extends Dog { // 建構元 public Pomer (String name, String color, String age) { super(name, color, age); } // 將父類別 Dog 中原有的 handshake() 方法 Override 掉 public void handshake() { System.out.println("你的手洗了嗎？"); public void proud() { System.out.println(“哼...");
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同名異型（ Polymorphism ） 過載 Overloading
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同名異型（ Polymorphism ） 建構元的 Overloading class Pomer extends Dog {
public Pomer() { super(“GoodDog”, “Red”, 12); } public Pomer (String name, String color, String age) { super(name, color, age); // override 父類別 Dog 中的 handshake() 方法 public void handshake() { System.out.println("你的手洗了嗎？"); public void proud() { System.out.println(“哼..."); }
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同名異型（ Polymorphism ） 方法的 Overloading class Pomer extends Dog { // 建構元
public Pomer (String name, String color, String age) { super(name, color, age); } // 具有 overloading 的 rollover() public void rollover() { for (int i=1; i<=5; i++) System.out.println("我滾 " + i + " 次"); public void rollover(int thetimes) { for (int i=1; i<=thetimes; i++)…
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super 關鍵字 this & super 關鍵字 this：指的是目前的 class super：指的是父類別
語法：super.methodName(argList); super.Bark(); super.Rollover(5); 若子類別中沒有建構元（constructor），可單用 super 來呼叫父類別中的建構元 語法：super(argList);
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Java 物件祖先：Object 類別 Java 中的所有物件，全部繼承自 java.lang.Object
只要程式設計師沒有以 extends 指定 繼承之物件，Java 會自動用 Object 作為所有物件的父物件。
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Java 物件祖先：Object 類別 以下是 Object 中的方法，可能是您想 Overriding 的： clone()
equals() toString() finalize() 以下是 Object 中，宣告為 final 的方法，不可以 Overriding： getClass() hashCode() notify() notifyAll() wait()
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Java 物件祖先：Object 類別 clone()
原始宣告： protected Object clone() throws CloneNotSupportedException 作用：複製一份物件本身，並傳回去。 要求： 要讓類別成為可複製類別的最簡單方法：在類別宣告最後加上 implements Cloneable Object 提供的 clone() 功能很適合，但有些類別必須要覆蓋 clone()，才能提供正確的複製功能
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Java 物件祖先：Object 類別 equals() hashCode()
原始宣告： public boolean equals(Object obj); 作用：比較兩個物件的內含值是否相等。 要求：無 hashCode() 回傳的 int 數值，代表物件在 hash table 裡對應位置。 傳回物件在 “雜湊表” (Hash Table) 中的索引值。通常配合 java.util.Hashtable 使用
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Java 物件祖先：Object 類別 finalize()
原始宣告： protected void finalize() throws Throwable 作用：物件離開其有效範圍時，一定會被叫用的函式。用來清除本物件以 new 霸佔的記憶體。 系統會自動呼叫 finalize()，因此大部分的類別都不需要覆蓋 finalize() 所以在 Java 中，要拋棄一個記憶體，只要： ObjA = null; ObjB = null;
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Java 物件祖先：Object 類別 toString() 原始宣告： public String toString();
作用：傳回一個此物件的描述字串 toString() 對除錯（debug）很有幫助 System.out.println(new Double(Math.PI).toString());
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Java 物件祖先：Object 類別 Example: TimeDemo.java class Time { …
public String toString() { return (hour+":"+(minute<10? "0" : "")+minute+ ":"+(second<10? "0" : "")+second); }
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Java 物件祖先：Object 類別 getClass() 原始宣告： public final Class getClass();
要求：不准覆寫 (Overriding) 傳回值：傳回 java.lang.Class。傳回後，您就可以使用所有 java.lang.Class 的屬性與方法。
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Final Classes and Methods
定義 一個不准被別人繼承的類別稱為 final class 宣告 語法：AccessLevel final class ClassName 如：final class ColorPoint 使用時機 安全性 駭客最常用來破壞系統的方式，建立某個類別的 subclass，然後將原來類別的主體置換成自己的主體。 當一個類別已經十分完美時
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Final Classes and Methods
final class A { //… } // The following class is illegal. class B extends A //錯誤！無法形成A的子類別 { //… }
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Final Classes and Methods
Final Methods 定義 一個不准被 subclass 覆寫（Overriding）的函式稱為 final method 宣告 語法：final 傳回值型態 函式名稱 (參數, …); 使用時機 當覆寫（Overriding）會出現問題時。
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Final Classes and Methods
Final Methods class A { final void meth() { System.out.println("This is a final method."); } } class B extends A { void meth( ) //這裡開始會出現錯誤！不能覆蓋。 { System.out.println("Illegal!"); } }
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實例講解 程式：InheritanceDemo.java 類別成員（Class Method） 繼承（Inheritance）
Overriding Overloading super
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InheritanceDemo.java class AA { protected int x; //private int x;
AA(String s) { System.out.println("AA is created."); System.out.println("your msg: " + s); } public void sampleA() { System.out.println("This is sample AA."); // Class Method static void printMsg(AA obj) { System.out.println(obj.x);
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InheritanceDemo.java class BB extends AA { BB() {
super("HiHi~~"); // 使用父類別 AA 的建構元 System.out.println("BB is created."); } //overriding public void sampleA() { super.sampleA(); // 使用父類別 AA 的 sampleA() 方法 System.out.println("This is sample BB."); // overloading public void sampleA(String s) { System.out.println(s); // Class Method static void printMsg(BB obj) { System.out.println(obj.x);
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InheritanceDemo.java public class InheritanceDemo {
public static void main(String[] args) { AA aObj = new AA("Hi.."); aObj.x = 100; System.out.println(aObj.x); aObj.sampleA(); AA.printMsg(aObj); System.out.print("===============\n"); BB bObj = new BB(); bObj.x = 200; System.out.println(bObj.x); bObj.sampleA(); bObj.sampleA("Hello!!"); AA.printMsg(bObj); BB.printMsg(bObj); }
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Your Turn 試用 Dog 類別產生一個 如GoldenRetriever （黃金獵犬）類別 具有兩個建構元（Overloading）
GoldRetriever() 預設：如流浪狗、金色、5 歲 GoldRetriever(String theName, String theColor, int theAge) 多一個方法 Smile()，如印出 “^_^” Override 原本 Dog 類別中的 Bark() 方法，如印出 “嘻嘻～” Override Object 中的 toString()，如印出“我是一隻可愛的黃金獵犬！”
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