Thinking in Java(1-2) Class Fundamentals

在 Java 程式設計中，類別（Class）是構建應用程式的基石。理解類別的基本概念、定義方法、以及如何操作欄位和方法，對於掌握 Java 至關重要。本文將帶你深入了解 Java 類別的基本原理和使用方法。

類別的含義

在 Java 中，類別是一種藍圖，用來描述物件（Object）的結構和行為。簡單來說，類別定義了物件的欄位（Fields）和方法（Methods），並告訴你這種新類型的物件看起來像什麼樣子。雖然在中文中常將 "class" 直譯為「類」，但更準確的理解是它是一種物件的模版。

類別的基本定義方法

定義一個類別的基本語法如下：

class ATypeName {
  /* 類別主體內容 */
}

這段程式碼定義了一個名為 ATypeName 的類別，其中可以包含欄位和方法等成員。

類別的基本使用方法

要使用這個類別，我們需要創建它的實例（Instance），也就是物件。基本的使用方式如下：

ATypeName a = new ATypeName();

這行程式碼創建了一個 ATypeName 類別的物件，並將其參考賦值給變數 a。

欄位與方法

一旦定義了類別，就可以為它設置兩種主要元素：欄位和方法。

欄位（Fields）

欄位是用來存儲物件的狀態或屬性。它們可以是任何類型的物件或基本類型。如果欄位是某個物件的參考，則需要在創建物件時初始化它們。每個物件都有自己的欄位空間，這意味著欄位不能在不同物件之間共享。

例如：

class DataOnly {
  int i;
  double d;
  boolean b;
}

DataOnly data = new DataOnly();

在這個例子中，DataOnly 類別有三個欄位：i、d 和 b。當創建一個 DataOnly 的物件時，每個物件都會擁有自己獨立的這些欄位。

方法（Methods）

方法是類別的行為或功能，通常用來操作欄位或執行特定的任務。定義方法時，需要指定方法的名稱、參數列表、回傳型別以及方法體。

訪問與賦值欄位

要訪問或修改物件的欄位，可以使用點（.）運算符。例如：

objectReference.member

// 賦值
data.i = 47;
data.d = 1.1;
data.b = false;

如果物件包含其他物件，只需連續使用點運算符即可訪問內部物件的欄位：

myPlane.leftTank.capacity = 100;

基本成員的預設值

如果基本類型的欄位沒有被顯式初始化，Java 會自動為它們賦予預設值：

需要注意的是，非類別內的區域變數（Local Variables）不適用類別的預設值初始化，未初始化的區域變數在編譯時會出現錯誤。

方法、參數與回傳值

方法的基本結構

在許多程式語言中，例如 C/C++，使用「函數」（Function）來命名子程序，而在 Java 中，這類子程序稱為「方法」（Method）。方法的基本組成部分包括：

• 方法名稱
• 參數列表（Arguments）：傳遞給方法的訊息的類型和名稱
• 回傳型別（Return Type）：方法執行後回傳的值的類型
• 方法體（Body）

方法的基本語法如下：

ReturnType methodName(arg1, arg2, arg3) { 
  // 方法體內容
}

方法名稱和參數列表合起來稱為方法的 簽名（Signature），它是方法的唯一標識。在 Java 中，方法只能作為類別的一部分來定義，並且只能通過物件來調用。如果嘗試調用未定義的方法，編譯器會報錯。

調用方法

調用方法的語法如下：

objectName.methodName(arg1, arg2, arg3);

例如，假設有一個方法 f()，不帶任何參數，回傳型別是 int，且有一個名為 a 的物件：

int x = a.f();
// 返回值的類型要與 x 的類型兼容

這種調用方法的方式通常被稱為 發送消息給對象，在上述例子中，消息是 f()，對象是 a。

參數列表

參數列表指定要傳遞給方法的訊息，這些訊息通常也是以物件的形式傳遞。參數列表中必須明確指定每個要傳遞的物件的類型和名稱。實際上，資料傳遞大多數情況下都是以參考的形式傳遞（基本類型為例外）。參數的類型必須正確匹配，否則編譯器會報錯。

範例

Boolean flag() { return true; }
double naturalLogBase() { return 2.718; }
void nothing() { return; }
void nothing() {}

• 如果回傳型別為 void，return 關鍵字只是用來退出方法。
• 如果回傳型別不為 void，編譯器會強制要求返回正確類型的值。

總結

掌握 Java 類別的基本概念，包括類別的定義與使用、欄位與方法的操作、預設值的設定，以及方法的參數與回傳值，是編寫高效、可維護的 Java 程式的關鍵。通過理解這些核心概念，你將能夠更加自信地設計和實現各種 Java 應用程式，並在程式設計的旅程中更上一層樓。

希望這篇文章能夠幫助你更深入地理解 Java 類別的基礎知識，並在實際編程中靈活運用這些概念。