Java對象入門
Java對象入門 -麵向對象編程（OOP）具有多方麵的吸引力。對管理人員，它實現了更快和更廉價的開發與維護過程。對分析
與設計人員，建模處理變得更加簡單，能生成清晰、易於維護的設計方案。對程序員，對象模型顯得如此高
雅和淺顯。此外，麵向對象工具以及庫的巨大威力使編程成為一項更使人愉悅的任務。每個人都可從中獲
益，至少表麵如此。
“為什麼麵向對象的編程會在軟件開發領域造成如此震憾的影響？”
麵向對象編程（OOP）具有多方麵的吸引力。對管理人員，它實現了更快和更廉價的開發與維護過程。對分析
與設計人員，建模處理變得更加簡單，能生成清晰、易於維護的設計方案。對程序員，對象模型顯得如此高
雅和淺顯。此外，麵向對象工具以及庫的巨大威力使編程成為一項更使人愉悅的任務。每個人都可從中獲
益，至少表麵如此。
如果說它有缺點，那就是掌握它需付出的代價。思考對象的時候，需要采用形象思維，而不是程序化的思
維。與程序化設計相比，對象的設計過程更具挑戰性——特彆是在嘗試創建可重複使用（可再生）的對象
時。過去，那些初涉麵向對象編程領域的人都必須進行一項令人痛苦的選擇：
(1) 選擇一種諸如Smalltalk的語言，“出師”前必須掌握一個巨型的庫。
(2) 選擇幾乎根本冇有庫的C++（注釋①），然後深入學習這種語言，直至能自行編寫對象庫。
①：幸運的是，這一情況已有明顯改觀。現在有第三方庫以及標準的C++庫供選用。
事實上，很難很好地設計出對象——從而很難設計好任何東西。因此，隻有數量相當少的“專家”能設計出
最好的對象，然後讓其他人享用。對於成功的OOP語言，它們不僅集成了這種語言的語法以及一個編譯程序
（編譯器），而且還有一個成功的開發環境，其中包含設計優良、易於使用的庫。所以，大多數程序員的首
要任務就是用現有的對象解決自己的應用問題。本章的目標就是向大家揭示出麵向對象編程的概念，並證明
它有多麼簡單。
本章將向大家解釋Java的多項設計思想，並從概念上解釋麵向對象的程序設計。但要注意在閱讀完本章後，
並不能立即編寫出全功能的Java程序。所有詳細的說明和示例會在本書的其他章節慢慢道來。
決於抽象的種類及質量。這兒的“種類”是指準備對什麼進行“抽象”？彙編語言是對基礎機器的少量抽
象。後來的許多“命令式”語言（如FORTRAN，BASIC和C）是對彙編語言的一種抽象。與彙編語言相比，這
些語言已有了長足的進步，但它們的抽象原理依然要求我們著重考慮計算機的結構，而非考慮問題本身的結
構。在機器模型（位於“方案空間”）與實際解決的問題模型（位於“問題空間”）之間，程序員必須建立
起一種聯係。這個過程要求人們付出較大的精力，而且由於它脫離了編程語言本身的範圍，造成程序代碼很
難編寫，而且要花較大的代價進行維護。由此造成的副作用便是一門完善的“編程方法”學科。
為機器建模的另一個方法是為要解決的問題製作模型。對一些早期語言來說，如LISP和APL，它們的做法是
“從不同的角度觀察世界”——“所有問題都歸納為列表”或“所有問題都歸納為算法”。PROLOG則將所有
問題都歸納為決策鏈。對於這些語言，我們認為它們一部分是麵向基於“強製”的編程，另一部分則是專為
處理圖形符號設計的。每種方法都有自己特殊的用途，適合解決某一類的問題。但隻要超出了它們力所能及
的範圍，就會顯得非常笨拙。
麵向對象的程序設計在此基礎上則跨出了一大步，程序員可利用一些工具表達問題空間內的元素。由於這種
表達非常普遍，所以不必受限於特定類型的問題。我們將問題空間中的元素以及它們在方案空間的表示物稱
作“對象”（Object）。當然，還有一些在問題空間冇有對應體的其他對象。通過添加新的對象類型，程序
可進行靈活的調整，以便與特定的問題配合。所以在閱讀方案的描述代碼時，會讀到對問題進行表達的話
語。與我們以前見過的相比，這無疑是一種更加靈活、更加強大的語言抽象方法。總之，OOP允許我們根據
問題來描述問題，而不是根據方案。然而，仍有一個聯係途徑回到計算機。每個對象都類似一台小計算機；
它們有自己的狀態，而且可要求它們進行特定的操作。與現實世界的“對象”或者“物體”相比，編程“對
象”與它們也存在共通的地方：它們都有自己的特征和行為。
Alan Kay總結了Smalltalk的五大基本特征。這是第一種成功的麵向對象程序設計語言，也是Java的基礎
上講，可從要解決的問題身上提出所有概念性的組件，然後在程序中將其表達為一個對象。
(2) 程序是一大堆對象的組合；通過消息傳遞，各對象知道自己該做些什麼。為了向對象發出請求，需向那
個對象“發送一條消息”。更具體地講，可將消息想象為一個調用請求，它調用的是從屬於目標對象的一個
“圓”（Circle）的一個對象也屬於類型為“形狀”（Shape）的一個對象，所以一個圓完全能接收形狀消
息。這意味著可讓程序代碼統一指揮“形狀”，令其自動控製所有符合“形狀”描述的對象，其中自然包括
“圓”。這一特性稱為對象的“可替換性”，是OOP最重要的概念之一。
一些語言設計者認為麵向對象的程序設計本身並不足以方便解決所有形式的程序問題，提倡將不同的方法組
合成“多形程序設計語言”（注釋②）。
麵向對象編程（OOP）具有多方麵的吸引力。對管理人員，它實現了更快和更廉價的開發與維護過程。對分析
與設計人員，建模處理變得更加簡單，能生成清晰、易於維護的設計方案。對程序員，對象模型顯得如此高
雅和淺顯。此外，麵向對象工具以及庫的巨大威力使編程成為一項更使人愉悅的任務。每個人都可從中獲
益，至少表麵如此。
如果說它有缺點，那就是掌握它需付出的代價。思考對象的時候，需要采用形象思維，而不是程序化的思
維。與程序化設計相比，對象的設計過程更具挑戰性——特彆是在嘗試創建可重複使用（可再生）的對象
時。過去，那些初涉麵向對象編程領域的人都必須進行一項令人痛苦的選擇：
(1) 選擇一種諸如Smalltalk的語言，“出師”前必須掌握一個巨型的庫。
(2) 選擇幾乎根本冇有庫的C++（注釋①），然後深入學習這種語言，直至能自行編寫對象庫。
①：幸運的是，這一情況已有明顯改觀。現在有第三方庫以及標準的C++庫供選用。
事實上，很難很好地設計出對象——從而很難設計好任何東西。因此，隻有數量相當少的“專家”能設計出
最好的對象，然後讓其他人享用。對於成功的OOP語言，它們不僅集成了這種語言的語法以及一個編譯程序
（編譯器），而且還有一個成功的開發環境，其中包含設計優良、易於使用的庫。所以，大多數程序員的首
要任務就是用現有的對象解決自己的應用問題。本章的目標就是向大家揭示出麵向對象編程的概念，並證明
它有多麼簡單。
本章將向大家解釋Java的多項設計思想，並從概念上解釋麵向對象的程序設計。但要注意在閱讀完本章後，
並不能立即編寫出全功能的Java程序。所有詳細的說明和示例會在本書的其他章節慢慢道來。
1.1 抽象的進步
所有編程語言的最終目的都是提供一種“抽象”方法。一種較有爭議的說法是：解決問題的複雜程度直接取決於抽象的種類及質量。這兒的“種類”是指準備對什麼進行“抽象”？彙編語言是對基礎機器的少量抽
象。後來的許多“命令式”語言（如FORTRAN，BASIC和C）是對彙編語言的一種抽象。與彙編語言相比，這
些語言已有了長足的進步，但它們的抽象原理依然要求我們著重考慮計算機的結構，而非考慮問題本身的結
構。在機器模型（位於“方案空間”）與實際解決的問題模型（位於“問題空間”）之間，程序員必須建立
起一種聯係。這個過程要求人們付出較大的精力，而且由於它脫離了編程語言本身的範圍，造成程序代碼很
難編寫，而且要花較大的代價進行維護。由此造成的副作用便是一門完善的“編程方法”學科。
為機器建模的另一個方法是為要解決的問題製作模型。對一些早期語言來說，如LISP和APL，它們的做法是
“從不同的角度觀察世界”——“所有問題都歸納為列表”或“所有問題都歸納為算法”。PROLOG則將所有
問題都歸納為決策鏈。對於這些語言，我們認為它們一部分是麵向基於“強製”的編程，另一部分則是專為
處理圖形符號設計的。每種方法都有自己特殊的用途，適合解決某一類的問題。但隻要超出了它們力所能及
的範圍，就會顯得非常笨拙。
麵向對象的程序設計在此基礎上則跨出了一大步，程序員可利用一些工具表達問題空間內的元素。由於這種
表達非常普遍，所以不必受限於特定類型的問題。我們將問題空間中的元素以及它們在方案空間的表示物稱
作“對象”（Object）。當然，還有一些在問題空間冇有對應體的其他對象。通過添加新的對象類型，程序
可進行靈活的調整，以便與特定的問題配合。所以在閱讀方案的描述代碼時，會讀到對問題進行表達的話
語。與我們以前見過的相比，這無疑是一種更加靈活、更加強大的語言抽象方法。總之，OOP允許我們根據
問題來描述問題，而不是根據方案。然而，仍有一個聯係途徑回到計算機。每個對象都類似一台小計算機；
它們有自己的狀態，而且可要求它們進行特定的操作。與現實世界的“對象”或者“物體”相比，編程“對
象”與它們也存在共通的地方：它們都有自己的特征和行為。
Alan Kay總結了Smalltalk的五大基本特征。這是第一種成功的麵向對象程序設計語言，也是Java的基礎
語言。通過這些特征，我們可理解“純粹”的麵向對象程序設計方法是什麼樣的：
上講，可從要解決的問題身上提出所有概念性的組件，然後在程序中將其表達為一個對象。
(2) 程序是一大堆對象的組合；通過消息傳遞，各對象知道自己該做些什麼。為了向對象發出請求，需向那
個對象“發送一條消息”。更具體地講，可將消息想象為一個調用請求，它調用的是從屬於目標對象的一個
子例程或函數。
以，儘管對象的概念非常簡單，但在程序中卻可達到任意高的複雜程度。
是“類型”（Type）的同義詞。一個類最重要的特征就是“能將什麼消息發給它？”。
“圓”（Circle）的一個對象也屬於類型為“形狀”（Shape）的一個對象，所以一個圓完全能接收形狀消
息。這意味著可讓程序代碼統一指揮“形狀”，令其自動控製所有符合“形狀”描述的對象，其中自然包括
“圓”。這一特性稱為對象的“可替換性”，是OOP最重要的概念之一。
一些語言設計者認為麵向對象的程序設計本身並不足以方便解決所有形式的程序問題，提倡將不同的方法組
合成“多形程序設計語言”（注釋②）。
