Java初階篇#2：基礎概念

本文是系列文章「Java 初階篇」的第二章，著重於基礎概念的建立。

1. 初探 Java 程式

建立第一個 Java 程式，取名為Main.java，並輸入以下程式碼：

class Main {
    /*
        我是第一支Java程式
        我會顯示出文字：Hello World!
    */
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World!"); // 顯示出文字：Hello World!
    }
}

執行結果：

Hello World!

1.1 類別

類別（Class）名需要與檔名一樣，必須是以大寫英文字母開頭，例如類別Main與檔名Main.java。

class Main {

}

1.2 程式進入點

JVM 執行程式時，會先找程式進入點（Program Entry），而且規定必須是public static void main(String[] args)。

public static void main(String[] args) {

}

public：公開，表示此方法為公開。
static：靜態，表示程式執行前，需要把這些內容載入到記憶體。
void：此處為回傳值的型態，void 表示沒有回傳值。
main：表示程式進入點的名稱，JVM 規定一定要取名「main」。
String[] args：JVM 規定 main 接受字串陣列當做參數。
- String[]：表示字串陣列。
- args：表示字串陣列的變數名稱。

重點：
在 Java 的函數（Functions、Methods）中，可提供或不提供 input，然後獲得一個 output。
Class 規則：名稱要與文件名稱相同、名稱要以大寫英文字母開頭、要寫在public static void main(String[] args)裡面。

1.3 標準輸出

Java 的標準輸出是透過 System.out 物件來達成。

System.out.println("Hello World!");

System 類別 (Class) 的 out 屬性 (Field) 中有print()方法 (Method) ，印出參數（Parameter）。

System：一個叫 System 的類別。
out：在 System 類別中的一個屬性。
println()：在 System 類別的 out 屬性中有println()方法，印出參數。println 是 print line 的縮寫，指將後方括號中的內容打印到螢幕上，並且之後會換行。

注意：
每一行程式碼要以分號「;」作結尾。

1.4 註解

註解（Annotation）功能是讓你在程式碼旁邊作備註，讓程式可以更方便閱讀與維護。

【多行註解】

/*
    我是第一支Java程式
    我會顯示出文字：Hello World!
*/

符號/* */中間可輸入你想要的註解，若註解比較長，需要多行才能輸入完成，則可使用多行註解。

【單行註解】

// 顯示出文字：Hello World!

符號//後面可輸入你想要的註解，若註解比較短，只要單行就可輸入完成，則可使用單行註解。

2. 初探物件導向

我們做出上面的程式「Hello World!」之後，相信你開始有了對程式的基本認識。接下來，要開始進入物件導向的基礎概念，簡單了解當中的詞彙定義與作用。

2.1 類別與物件

【類別 Class】

類別就像是一個藍圖，可以定義物件的屬性、方法，沒有實體（Instance）的概念，屬於靜態的，例如房屋的設計藍圖。

【物件 Object】

物件就像是建造好的房屋，有其屬性、方法，有實體概念，屬於動態的，在記憶體中佔有空間。

屬性與方法是什麼？

屬性（Property）：以人來說就像姓名、性別、身高、體重等等。
方法（Method）：以人來說就像說話、吃飯、走路、跑步等等。

【定義與創造】

有了類別與物件的概念，就可以開始學如何設計（定義）與建造（創造）。

先定義類別，以中文來表達：

class Human{ // 類別名稱
    姓名; // 定義屬性
    年齡; // 定義屬性
    吃飯(); // 定義方法
    睡覺(); // 定義方法
}

以程式碼來表達就是：

class Human{
    String name;
    int age;

    void eat(){
        System.out.println("eating...");
    }

    void sleep(){
        System.out.println("sleeping...");
    }
}

有了類別藍圖之後，就可以開始創造物件。

創造物件需要：

宣告：類別名稱物件名稱;。
初始化：物件名稱 = new 類別建構子();。

例如：

Human ken; // 宣告
ken = new Human(); // 初始化

還可以簡化成一行：

Human ken = new Human();

宣告一個人類，叫「ken」，此時記憶體中就會有一塊空間叫「ken」。

物件名稱「ken」透過關鍵字「new」，利用建構子Human()進行初始化，此時記憶體中就會另一塊空間存放人類藍圖（屬性、方法），再把這塊空間的記憶體地址回傳到物件名稱「ken」，這樣物件名稱與類別的屬性、方法就連接起來了。

這樣我們就等於創造了一個叫 ken 的人類，具有人類藍圖中的屬性與方法，這就是「物件的實體化（Instantiated）」，而實體就是在記憶體當中佔有空間的物件。

2.2 屬性與方法

我們有一個人類藍圖「Human」：

class Human {
    String name;
    int age;

    void eat(){
        System.out.println("eating...");
    }

    void sleep(){
        System.out.println("sleeping...");
    }
 }

裡面有定義：

屬性：姓名、年齡。
方法：吃飯、睡覺。

然後我們有另一個類別「World」：

class World {
    public static void main(String[] args) {
        Human ken = new Human();
        ken.name = "ken";
        ken.age = 18;
        System.out.println(ken.name + ", " + ken.age);
        ken.eat();
        ken.sleep();
    }
 }

在這個世界（World）裡面，我們透過類別「Human」（人類藍圖），創造一個物件叫 ken（實體化的人類）。

要如何為這個人類賦予屬性與方法呢？

就是透過「點」運算子（Dot Operator），去存取物件中的屬性與方法。

存取屬性與方法：

賦予這個人類的姓名，叫 ken：ken.name = "ken";。
賦予這個人類的年齡，為 18 歲：ken.age = 18;
打印出一段文字「姓名, 年齡」：System.out.println(ken.name + ", " + ken.age);。
執行這個人類的動作「吃飯」：ken.eat();。
執行這個人類的動作「睡覺」：ken.sleep();。

然後執行程式，輸出結果：

ken, 18
eating...
sleeping...

上面這些程式碼其實還可以再簡化，這時就需要運用到下文提到的「建構子」。

2.3 建構子

在上文中，我們有遇到一個名詞叫「建構子」（Constructor），建構子是什麼？

我們先看一下這一行：

Human ken = new Human();

Human：類別名稱。
ken：物件名稱。
=：指定運算子，作用是將等號右方的值指定（Assign）給等號左方。
new：new 關鍵字，作用是根據一個類別「新建」一個物件。
Human()：建構子（Constructor）。

建構子Human()長什麼樣子？

class Human {
    Human(){

    }
 }

與類別名稱同名。
不可以有回傳值。
有引數（Arguments）：Human([arguments])。
被 new 關鍵字呼叫，功能是初始化物件。
建構子可以有好幾個，但引數型態的個數不可以相同。

如果在類別當中，你沒有定義建構子的話，Java 會幫你定義一個不帶參數的建構子，而且你看不到：

class Human {
    String name;
    int age;

    /*
    Human(){
    }
    */

    void eat(){
        System.out.println("eating...");
    }

    void sleep(){
        System.out.println("sleeping...");
    }
 }

如果你有定義建構子的話，Java 就不會幫你定義一個不帶參數的建構子。

上文中有提到可以透過建構子簡化程式碼，接下來我們就來定義有帶參數的建構子：

class Human {
    String name;
    int age;

    // 建構子1：姓名
    Human(String strName){
        name = strName;
    }

    // 建構子2：姓名, 年齡
    Human(String strName, int intAge){
        name = strName;
        age = intAge;
    }

    void eat(){
        System.out.println("eating...");
    }

    void sleep(){
        System.out.println("sleeping...");
    }
 }

我們寫了兩個建構子，接著我們再創造物件時，就可以用 new 關鍵字去呼叫這些建構子：

class World {
    public static void main(String[] args) {
       Human tony = new Human("tony"); // 呼叫建構子1
       System.out.println(tony.name);
       Human ken = new Human("ken", 18); // 呼叫建構子2
       System.out.println(ken.name + ", " + ken.age);
       ken.eat();
       ken.sleep();
    }
 }

執行結果：

tony
ken, 18
eating...
sleeping...

此時，如果你初始化一個不帶參數的 test 物件，就會編譯錯誤：

class World {
    public static void main(String[] args) {
       Human test = new Human(); // 編譯錯誤
       Human tony = new Human("tony");
       System.out.println(tony.name);
       Human ken = new Human("ken", 18);
       System.out.println(ken.name + ", " + ken.age);
       ken.eat();
       ken.sleep();
    }
 }

因為你在類別「Human」裡面已經寫了帶有參數的建構子，Java 就不會幫你定義一個不帶參數的建構子，如果你想要有一個不帶參數的建構子，就要自行定義：

class Human {
    String name;
    int age;

    // 自行定義一個不帶參數的建構子
    Human(){
    }

    // 建構子1：姓名
    Human(String strName){
        name = strName;
    }

    // 建構子2：姓名, 年齡
    Human(String strName, int intAge){
        name = strName;
        age = intAge;
    }

    void eat(){
        System.out.println("eating...");
    }

    void sleep(){
        System.out.println("sleeping...");
    }
 }

補充：
參數（Parameter）：方法定義中的屬性，例如範例中的 strName、intAge。
Human(String strName, int intAge){
  name = strName;
  age = intAge;
}
引數（Argument）：呼叫方法時所傳入的數值，例如範例中的 “ken”、18。
Human ken = new Human("ken", 18);

3. 後記

本篇文章從第一個 Java 程式開始，逐步講到當中所遇到詞彙的定義與功用，相信對讀者來說很簡單，應該能夠寫出一個比單純打印出文字「Hello World!」再複雜一點的程式了，下篇文章將進入 Java 的基礎語法。

1. 初探 Java 程式#

1.1 類別#

1.2 程式進入點#

1.3 標準輸出#

1.4 註解#

2. 初探物件導向#

2.1 類別與物件#

2.2 屬性與方法#

2.3 建構子#

3. 後記#