Object Oriented Programming ( java )？先放下，現在砌模型，玩遊戲

事先聲明，不是教大家組裝精美模型，只是想透過組裝模型，說明 object oriented 這種程式設計概念。一半加餸，一半炒冷飯，換個例子，加點新意，編寫新文章。

文章很長，有很多概念上的東西學，一定要一邊動手試，一邊思考為甚麼，有沒有其他用法之類。總言之，別急，看一次是學不會，看多幾次也是學不好，object oriented programming 要靠實踐及知識基礎才可以學好，兩者缺一不可。

多去 GitHub 看看別人怎用 object oriented，有時候會看到你意想不到的用法，看到像魔術一樣的用法後，可能會知道自己還有所欠缺的知識，因為無知才覺得像魔術，知道原理後，這只是個掩眼法。

例子程式碼 ( V1_gunpla_example )
https://github.com/IntegrityKnight/java_object_oriented/releases/tag/V1_gunpla_example

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事前準備︰

雖然廢話，但你需要準備兩盒或三盒模型或曾經砌過模型，不是甚麼模型都可以，這裡選擇 EW-5 及 EW-1 模型。對 Bandai 沒興趣，可以選 Good Smile Company 黏土人系列。

沒有互換性的模型，很難解釋 object oriented 概念。

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互換性︰

解釋甚麼是【互換性】之前，先了解 parts 及 interface 關係。

模型視點的 parts︰

頭、手、腳、身、背包都叫做 parts ( PSV 遊戲《GUNDAM BREKAER 3》)。

模型視點的 interface︰

遊戲中，可以把 1/100 比例的手，安裝在 1/144 比例身體 ……
現實中的模型是不可能，因為 interface 不同，用遊戲作比喻，只為了大家比較好想像。

回到現實模型制作，interface 是指 parts 與 parts 之間的連接，可以用 1/100 EW-5 手，接上 1/100 EW-1 身體。

為什麼可以接上？因為 parts 用了【標準及統一】的接位。

理論上，只要接位 ( interface ) 匹配，甚麼 parts 都能接上去，這是互換性。

炒冷飯

標準 ( standard )、模組化 ( modularize )、重用( Reusable )

想一想以前冷飯，發現甚麼？

• parts = modularize


• standard interface


• Reusable parts

http://www.1999.co.jp/eng/image/10024155/70/5

砌模型跟砌 program 很相似。

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複雜度 ( complexity ) 與 重用 ( Reusable )

• Good Smile Company 黏土人


• 素組 Bandai GUNPLA


• Lego 積木

做複雜度排名看看吧

Lego > GUNPLA > 黏土人

Lego 雖然能砌到很多東西，但要一小件一小件砌，變化多，相對複雜。
GUNPLA 沒 Lego 靈活，不過還是可以在 GUNPLA 之間互換，平衡了複雜度與重用。
黏土人能換臉換配件，不過互換性不及 GUNPLA 高，又不至於完全無法跟其他黏土人互換，只是 parts 不夠通用。

不明白，沒關係，寫程式經驗累積下來，自然會懂。

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砌模型到砌 program ( object oriented programming )︰

四個 object oriented programming 特性︰

• Abstraction
• Encapsulation
• Inheritance
• Polymorphism

沒有明確界線，四個特性混合使用。

The Java™ Tutorials
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/IandI/createinterface.html

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封裝一 ( Encapsulation )︰

Java 代表， POPJ ( Plain Ordinary Java Object )。
Encapsulation，不需要知道如何制作及處理，只需要知道輸入甚麼，輸出甚麼即可。
這樣做有甚麼好處？需要知道的東西變少，專注學習使用。

以砌模型為例，制作【手】這個 module ( 或叫做 parts )。

看，左圖的制作步驟多複雜，但你只需要知道右圖，把各 module 組裝起來就好 ( 頭、手、腳、身、背包 patrs )。

事先或前人，把左圖的【手】造好，現在只需要「使用」它 ( 寫程式一定有聽過 framework 及 library 之類，有各式各樣叫法，概念大同小異，重點是 reuse )。

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module 化後，還有多個好處︰容易測試、容易發佈。#

【divide and conquer】這個名詞不知有沒有聽過，意思是把問題拆細，逐一解決後，再結合成一個。
這個方法也適用於 programming，把【system】拆細為【function】，逐一解決後再做成【module】，把各個【module】結合成【system】。日後再說 Unit test 等等問題，現在專注 object oriented。

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虛化一 ( Abstraction )

之前 Encapsulation 裡說過「使用」它，怎用法？在「使用」之前，首先要知道如何「制作」。
出現矛盾，之前也說過「不需要知道如何制作及處理，只需要知道輸入甚麼，輸出甚麼即可」……

「先有雞還是先有蛋？」…… 在「使用」之前，首先「有」parts 可用。在沒有合適 parts 的程況下，「造」parts 是唯一選擇，所以了解如何「制作」，是一個必經階段。

定義 ( Define ) 

Define Interface

「interface 是指 parts 與 parts 之間的連接」。定義一個叫 「PC_C」的 Interface Class，這是個 Object。

Define Object 

Object 是甚麼？Object 甚麼都可以，可以是實體，可以是概念，也可以是服務，所以先把這個 Object 想像成一個 java 檔尾的電腦檔案，建立 Object，把這個定義成【Ew5_Left_Arm】的 Class。

修改程式碼，【Ew5_Left_Arm】用【PC_C】Interface 接合。

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封裝二 ( Encapsulation )︰ 

定義好【Ew5_Left_Arm】及【PC_C】外殼後，要定義內涵。

【Ew5_Left_Arm】應該存放以下資料 ( Define Fields )

• code_name
• gundam_name

【PC_C】會作為以下部件的接合處

• BODY
• ARMS

【Ew5_Left_Arm】能做甚麼？可以做甚麼？ ( Define Methods )

設定及取得機體名稱︰

• getGundam_name ()
• setGundam_name ( String gundam_name )

設定及取得機體代號︰

• getCode_name()
• setCode_name ( String code_name )

請參考 JavaBeans︰
https://en.wikipedia.org/wiki/JavaBeans

Getting and Setting Field Values
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/reflect/member/fieldValues.html

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虛化二 ( Abstraction )

【Ew5_Left_Arm】雛型做好，造【Ew1_Left_Arm】看看。
【Ew5_Left_Arm】及【Ew1_Left_Arm】，除造型外，有甚麼共通之處？

長遠想法，Gunpla 不只這兩隻，未來還有更多。Gunpla 大部份都有【手】，但肯定設定不會一模一樣，甚麼是【通用】，甚麼是【特化】呢？reuse【通用】部份，補上不足或需要修改的【特化】。

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承繼一 ( inheritance )

紅框部份之前造好，【特化】部份為水藍框。

把【通用】部份拆出來。

【Ew5_Left_Arm】 承繼 【GunplaArm】並填上【特化】部份。

reuse【通用】部份，去造【Ew1_Left_Arm】。
【Ew1_Left_Arm】承繼 【GunplaArm】及補上【特化】。

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多型 ( Polymorphism )

Ew1 及 Ew5 手都造好，是時候做身體看看。
跟之前方法一樣，先定義有甚麼 ( Define Fields )，然後定義可以做甚麼 ( Define methods )。
其實 fields 包括 code_name 及 gundam_name，現在簡化了 GunplaBody，只定義兩個 methods。

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談 Polymorphism 前，要清楚 java 語言特性及名詞，這裡就不詳述了，自己看︰

Object type
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/objectcreation.html

instanceof
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/op2.html

method signatures 及 overloading
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/methods.html

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有兩個 method，method signatures 如下︰

• public void concatenate(PC_C leftArm)
• public void concatenate(GunplaArm leftArm)

這是 overloading，可用不同的 Object type 接收 Object reference。
寫個測試看看。

從結果看，object instance 可用不同 object type 接著，如果有看過之前的參考網址，可以改造成 instanceof 做測試。

用不同的 object type 接著 object instance 有甚麼用呢？這才是混亂的開始……

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承繼二 ( inheritance )

inheritance Class 或 implement interface 後，java 還可以做 overriding︰

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要了解 Java 特性 ( 限制？ ) 才能繼續下去，例如只能 inheritance 一個 Class，一定要補足所有 methods 內涵才可 new instance 等等。

Multiple Inheritance of State, Implementation, and Type
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/IandI/multipleinheritance.html

Abstract Methods and Classes
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/IandI/abstract.html

Interfaces
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/IandI/createinterface.html

Object as a Superclass
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/IandI/objectclass.html

overriding
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/IandI/override.html

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toString() 這個 method 是怎來的？如果有看補充資訊，這個 method 來自 Object Class，是一個必定會承繼的祖宗。再看一下之前測試結果︰

• hk.blogspot.javatoybox.simgunpla.Ew5_Left_Arm@70dea4e

這句就是來自 toString()，是不是很礙眼？可以用 override 改寫它。

在【GunplaArm】空白的地方右鍵跟圖做。

要 Overrid Object Class 的 toString()，加在 setGundam_name() 後。

改造成這樣。annotation 是 jdk 1.5 後，新加的功能，很強大，有時間該研究這個配合 reflection 怎用。

Annotations Basics
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/annotations/basics.html

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Object Oriented 技術綜合運用

會 git，去 clone repo，不會 git，直接下載程式碼。

Repository
https://github.com/IntegrityKnight/java_object_oriented

修改後的例子程式碼 ( V2_gunpla_example )
https://github.com/IntegrityKnight/java_object_oriented/releases/tag/V2_gunpla_example

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比較程式碼

用 git 有甚麼好處？比較上一版本程式碼，看看改了甚麼。現在只有四個 java 檔，當然沒有問題，但有過百個 java 檔項目，怎用人力去找【不同之處】，【找錯處遊戲】我不玩了，只想知道改了甚麼。

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話不用多說，動手試，看程式碼，思考以下四點︰

1. new instance 甚麼 Class


2. 用甚麼 object type 接 instance


3. Call Super Class method OR Sub Class method


4. 結果

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總結︰

先要學 Software engineering 理論，Object-Oriented Analysis and Design ( OOAD ) 方法，最後才到 object oriented programming ( OOP ) 實現，要學思考方式、研究方法，懂得把問題拆件及組合 ( divide and conquer )。

這裡已經跳過 Software engineering 解說、歷史、問題的由來、技術負債、UML 等等，全都沒有說，直接跳進 OOAD 及 OOP。這樣會根基不穩，問題只要稍微轉個灣就應付不了，有時間的話，回去補習 Software engineering 這方面智識，這裡不會解說太多。

用 java 介紹如何實現 object oriented 是關符語言特性，文章的連結過於碎片化，不能有效了解 java，所以學 java 最好由頭學起，不是教寫程式那種，而是考 ocpjp 認證那種學習。比起網上零碎的教學，統整後的書籍，確實又全面又有效率。

如果 object oriented 及 java 有足夠經驗，可以跳步，直接定義 Object、fields、methods 及 interface，一步到位，不用一直  refactor，我用 refactor 目的是為了給大家希望，程式碼寫爛了，也能修正過來，即使是我，也有寫爛程式碼的時候，畢竟我曾經新手過，共勉之。