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開發物件導向概念

繼承、封裝、多型、抽象：物件導向四大支柱詳解（PHP & Java範例）

物件導向程式設計（OOP）是現代軟體開發的核心概念之一，而繼承、封裝、多型、抽象則是OOP的四大支柱。它們共同構成了OOP的基礎，讓程式碼更具可讀性、可維護性、可擴展性。以下將詳細說明這四個概念，並以PHP和Java兩種常見的OOP語言為例進行解說。

1. 封裝（Encapsulation）

  • 概念： 將資料（屬性）和操作資料的方法（方法）封裝在一個類別中，對外提供一個統一的介面。
  • 目的： 隱藏內部實現細節，保護資料的完整性，提高程式碼的可維護性。
  • PHP範例：

PHP

class Person {
    private $name;
    private $age;

    public function __construct($name, $age) {
        $this->name = $name;
        $this->age = $age;
    }

    public function getName() {
        return $this->name;
    }

    public function getAge() {
        return $this->age;
    }

}
  • Java範例：

Java

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}
  • 說明：
    • name 和 age 屬性被聲明為私有（private），外部無法直接訪問。
    • 提供了 getName() 和 getAge() 方法來獲取屬性的值，控制了對屬性的訪問。

2. 繼承（Inheritance）

  • 概念： 建立類別之間的層次關係，子類別繼承父類別的屬性和方法，實現代碼的重用。
  • 目的： 減少重複代碼，建立類別之間的 is-a 關係。
  • PHP範例：

PHP

class Student extends Person {
    private $studentId;

    public function __construct($name, $age, $studentId) {
        parent::__construct($name, $age);
        $this->studentId = $studentId;
    }

}
  • Java範例：

Java

public class Student extends Person {
    private int studentId;
  
    public Student(String name, int age, int studentId) {
        super(name, age);
        this.studentId = studentId;
    }
}
  • 說明：
    • Student 類別繼承了 Person 類別，擁有 Person 類別的所有屬性和方法。
    • Student 類別還新增了自己的屬性 studentId。

3. 多型（Polymorphism）

  • 概念： 同一個方法在不同的子類別中有不同的實現，通過父類別的引用可以調用不同子類別的方法。
  • 目的： 增加程式碼的靈活性，實現動態綁定。
  • PHP範例：

PHP

class Shape {
    public function draw() {
        // ...
    }
}

class Circle extends Shape {
    public function draw() {
        // 畫圓
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    public function draw() {
        // 畫矩形
    }
}
  • Java範例：

Java

class Shape {
    public void draw() {
        // ...
    }
}

class Circle extends Shape {
    public void draw() {
        // Draw a circle
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    public void draw() {
        // Draw a rectangle
    }
}
  • 說明：
    • Shape 是父類別，Circle 和 Rectangle 是子類別。
    • 它們都重寫了 draw() 方法，實現了不同的繪圖功能。

4. 抽象（Abstraction）

  • 概念： 關注物件的本質特徵，忽略不相關的細節。抽象類別和介面是實現抽象的兩種方式。
  • 目的： 提高程式碼的可複用性，定義一組規範。
  • PHP範例：

PHP

abstract class Animal {
    abstract public function makeSound();
}
  • Java範例：

Java

abstract class Animal {
    public abstract void makeSound();
}
  • 說明：
    • Animal 是一個抽象類別，不能被實例化。
    • makeSound() 是一個抽象方法，子類別必須實現它。

總結

繼承、封裝、多型、抽象是物件導向程式設計的四大支柱，它們相互關聯，共同構成了OOP的基礎。通過合理地運用這些概念，可以設計出更加靈活、可維護、可擴展的軟體系統。

延伸學習

  • 介面（Interface）： 是一種特殊的抽象類別，只包含抽象方法和常量。
  • 多重繼承： PHP允許多重繼承，而Java只允許單繼承，但可以使用介面來實現多重繼承的效果。
  • 抽象類別與介面的區別： 抽象類別可以包含具體方法，而介面只能包含抽象方法。
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