引入面向對象

在本章中，我們將學習物件導向（OO）並探索它在軟體系統開發過程中帶來的好處。

為什麼我們在軟體開發中需要物件導向（OO）？

為了回答這個問題，我們首先（簡單地）看看如何使用結構化程式設計方法（也稱為函數式程式設計）來設計軟體系統。

1.結構化程式設計：

在結構化程式設計中，一般方法是分析問題並將其分解為函數來執行特定任務。大多數這些函數都需要資料類型來處理。 功能系統中的資料通常儲存在資料庫中，或可以作為全域變數.

保存在記憶體中

讓我們舉一個學校管理系統的簡單範例。該系統儲存學校所有學生和講師的詳細資訊。同時，它還管理學校提供的課程信息，並追蹤哪些學生正在學習哪些課程。

系統需要儲存學生、老師、考試和課程的信息，設計有以下功能：

• 新增學生
• 參加考試
• 檢查考試標記
• 頒發_證書
• 開除學生

從那裡，我們可以建立資料、函數和依賴關係的圖表，如下所示：

這種方法的問題是，如果我們要解決的問題變得過於複雜，系統將變得越來越難以維護。以上面的範例為例，如果請求改變了 Student 處理資料的方式，例如將 「出生年份」 從兩個字數字轉換為四位數字，該怎麼辦？只是這個小小的改變就可能導致不可預見的副作用並導致嚴重的問題。 考試、課程和老師的數據都依賴學生的數據。此外，我們可能破壞了 add_student、enter_for_exams、issue_certificate 和 expel_student 函式。例如，add_student 肯定不再起作用，因為它需要兩位數的「出生年份」數據，而不是四位數字。

從上面的例子中，我們可以看到結構化程式設計的一些缺點，包括函數和資料之間的相互依賴，導致難以維護，難以擴展且容易遇到意想不到的問題更改資料時。為了解決這些問題，我們需要一個新的方法，那就是物件導向（OO）.

2.物件導向：

2.1。概念：

物件：可以理解為一個特定的實體，由2個主要組件組成：

• 屬性：是物件的資訊和特徵。

• 方法：物件可以執行的操作和動作。

從上面的問題學校管理系統的例子中，我們可以有以下對象：

類別： 是一種資料類型，包括物件將具有的預定義屬性和方法。我們可以將類別理解為創建物件的模板。

例如：類別學生是所有學生的通用定義模板，包括共同的屬性和方法，如姓名、出生年份和其他如入學等行為。對象為名為2004年出生的Nguyen Van A的特定學生，具有班級特徵學生

2.2。 OOP的基本原則：

封裝

封裝就是將相關的屬性和方法分組到同一個類別中，以達到有效管理和使用的目的。這降低了複雜性並提高了安全性，同時也使程式碼易於維護和擴展。

public class Student {
    private String name;
    private String dateOfBirth;


    public void registerForCourse(Course course) {
        course.addStudent(this);
    }
}

學生資訊將被封裝在Student類別中，與Student相關的動作將透過該類別中的方法進行。

傳承

繼承允許子類別繼承父類別的屬性和方法，以最佳地重複使用原始程式碼並輕鬆擴展功能。

public class Person {
    private String name;
    private String dateOfBirth;
}

public class Student extends Person {
    private double gpa;
}

public class Teacher extends Person {
    private String department;
}

Student 和 Teacher 都繼承自 Person 類，有助於重複使用公共屬性。每個子類別都可以新增單獨的屬性或方法。

多態性

多態允許一個方法以多種不同的方式實現，即該方法可以在具有不同行為的子類別中重新定義。

public class Person {
    public void introduce() {
        System.out.println("I am a person.");
    }
}

public class Student extends Person {
    @Override
    public void introduce() {
        System.out.println("I am a student.");
    }
}

public class Teacher extends Person {
    @Override
    public void introduce() {
        System.out.println("I am a teacher.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        Person student = new Student();
        Person teacher = new Teacher();

        person.introduce(); // I am a person.
        student.introduce(); // I am a student.
        teacher.introduce(); // I am a teacher.
    }
}

introduce 方法在 Person 類別中定義，並在 Student 和 Teacher 子類別中重寫。即使使用Person 類型，當呼叫introduce 方法時，系統將使用實際物件的適當方法（Student 或Teacher ），表現出多態性。

抽象化

抽像是一種處理一般概念的方法，而不需要過多關注具體的實作細節，從而提高靈活性並降低複雜性。

public class Student {
    private String name;
    private String dateOfBirth;


    public void registerForCourse(Course course) {
        course.addStudent(this);
    }
}

透過Abstraction，我們定義一個帶有泛型方法（startCourse()）的抽象類別（Course）。 MathCourse 和 ScienceCourse 等子類別詳細實作了這些方法，使系統易於擴展和自訂。

3.物件導向程式設計的優點：

• 由於繼承，類別可以在不重複程式碼的情況下進行擴展，從而最大限度地減少冗餘並提高效率。
• 節省時間並提高生產力。
• 類別和物件的概念有助於在電腦上更自然、清晰地模擬現實世界的實體，同時克服結構導向程式設計的限制。

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