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跟PHP一起玩轉物件導向：從玩具箱到工具箱-深入類別與物件

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第二階段：深入類別與物件

進入到物件導向程式設計的第二階段，我們將更細緻地探討類別和物件的定義，以及如何在 PHP 中運用它們。此外，還會深入了解屬性和方法，特別是訪問控制和靜態成員的運用。

定義類別和物件

在上一篇中，類別是由 class 關鍵字後跟類別名稱來定義的。類別可以包含屬性（用於存儲數據）和方法（用於執行操作）。類別的實例化則是通過使用 new 關鍵字來創建類別的物件。

PHP
<?php

namespace Rewrite\\ExerciseObjectOriented;

/**
 *
 * Class Person
 * @package Rewrite\\ExerciseObjectOriented
 */
class Person
{
    /** @var string 公開屬性-姓名 「任何地方都能存取」 */
    public string $name;

    /** @var int 保護屬性-年齡 「僅限於此類別及繼承它的子類別內部存取」 */
    protected int $age;

    /** @var string 私有屬性-性別 「僅限於此類別內部存取」 */
    private string $gender;

    /** @var string 私有屬性-生日 「僅限於此類別內部存取」 */
    private string $birthday;

    /** @var string 私有屬性-興趣 「僅限於此類別內部存取」 */
    private string $hobby;

    /**
     * Person constructor.
     *
     * @param string $name
     * @param int $age
     */
    public function __construct(string $name = '', int $age = 0, string $gender = '')
    {
        $this->name = $name;

        $this->setAge( $age );

        $this->gender = $gender;
    }

    /**
     * 方法-設定年齡的方法「僅限於此類別內部存取」
     *
     * @param int $age
     */
    private function setAge(int $age): void
    {
        if($age >= 0) {
            $this->age = $age;
        }
    }

    /**
     * 方法-取得年齡的公開方法
     *
     * @return int
     */
    public function getAge(): int
    {
        return $this->age;
    }

    /**
     * 方法-設定生日的私有方法
     *
     * @param string $birthday
     */
    private function setBirthday(string $birthday): void
    {
        $this->birthday = $birthday;
    }

    /**
     * 方法-取得生日的公開方法
     *
     * @return string
     */
    public function getBirthday(): string
    {
        return $this->birthday;
    }

    /**
     * 方法-設定性別的公開方法
     *
     * @param string $gender
     */
    protected function setGender(string $gender): void
    {
        $this->gender = $gender;
    }

    /**
     * 方法-設定性別的公開方法
     * 獲取性別的公開方法
     *
     * @return string
     */
    public function getGender(): string
    {
        // 判斷性別是否為 m 或 f
        if( in_array($this->gender, ['m', 'f']) ){

            if ($this->gender === 'm') {
                return '男性';
            } else {
                return '女性';
            }
        }

        return '不透露';
    }

    /**
     * 方法-設定興趣的公開方法
     *
     * @param string $hobby
     */
    public function setHobby(string $hobby): void
    {
        $this->hobby = $hobby;
    }

    /**
     * 方法-取得興趣的公開方法
     *
     * @return string
     */
    protected function getHobby() {
        return $this->hobby;
    }
}

屬性與方法

  • 屬性（Properties）：在 PHP 的類別裡頭，屬性就是用來記錄這個類別或者是由這個類別產生出來的物件相關的資訊，可以想像成是類別或物件的”特徵”。這些屬性可以設定成不同的存取權限，控制誰可以使用這些屬性。
    • 公開（Public）：設定為公開的屬性，意思就是誰都可以自由地來用，無論是在類別內部、繼承這個類別的子類別，還是在類別外部的其他地方。
    • 保護（Protected）：保護的屬性則是比較挑剔一點，它只允許這個類別自己，以及繼承這個類別的子類別使用，其他人則是不行進入的。
    • 私有（Private）：私有的屬性則是最為嚴格的，它只允許在這個類別的內部使用，連繼承這個類別的子類別都無法存取，保證了這個屬性的隱私性和專一性。

Public, Protected, Private，這就是PHP的存取控制(Visibility)，透過這樣的設計，可以幫助我們更好地管理程式碼，避免不小心修改到不應該改的部分，同時也確保了資料的安全性和程式碼的可讀性。在 PHP 中運用這些存取控制，就能夠讓我們的程式碼更為清晰、結構化，也更加容易維護和擴展。

PHP
// 創建Person物件
$person = new Person("John", 30, 'M');

// 存取公開屬性
echo "姓名: " . $person->name . "<br>";

// 透過公開方法設置和獲取保護屬性
$person->setAge(30);
echo "年齡: " . $person->getAge() . "<br>";

// 直接存取私有屬性會導致錯誤
// echo $person->gender; // 錯誤

// 透過公開方法獲取私有屬性的值
echo "性別: " . $person->getGender() . "<br>";
  • 方法（Methods）：方法是在類別內部定義的函數，用於執行特定的操作。方法也可以定義為公開、保護或私有。
PHP
<?php

namespace Rewrite\\ExerciseObjectOriented;

/**
 * 員工
 * Employee 繼承 Person
 *
 * Class Employee
 * @package Rewrite\\ExerciseObjectOriented
 */
class Employee extends Person
{
    /** @var string 員工職位 */
    public string $position;

    public function __construct($name, $age, $gender, $position)
    {
        parent::__construct($name, $age, $gender); // 呼叫父類別的構造函數
        $this->position = $position;
    }

    /**
     * 方法-取得年齡的公開方法<覆寫父類別的公開方法>
     *
     * @return string
     */
    public function getAge(): int
    {
        return $this->age; // 可以存取保護屬性
    }

    /**
     * 方法-取得興趣的公開方法<訪問父類別的私有屬性會照成錯誤>
     *
     * @return string
     */
    public function getHobby()
    {
        // return $this->hobby; // 錯誤：無法直接訪問私有屬性

        return "Hobby: " . parent::getHobby(); // 透過父類別的公開方法訪問
    }
}

我們可以透過UML圖，更直覺的知道 getHobby 在父層是保護(protected)，到了子層進行複寫(Override)，改變了控制權，變成了公開(public)，但在內部還是可以呼叫父層的getHobby()方法，這就是存取權限的變化。

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存取修飾子(Visibility)：子類方法的存取修飾子不能比父類方法更嚴格。例如，如果父類的方法是 public，子類不能將覆寫的方法設置為 private 或 protected。

靜態屬性與方法

在 PHP 中，靜態屬性和方法屬於類別本身，而不是類別的某個實例。可以通過類別名稱直接訪問靜態屬性和方法，而不需要創建類別的實例。

PHP
/**
 * 靜態屬性和靜態方法示範
 *
 * Class Math
 * @package Rewrite\\ExerciseObjectOriented
 */
class Math
{
    /** @var float  */
    public static $pi = 3.14159;  // 靜態屬性

    /**
     * @param int $num
     * @return int
     */
    public static function square($num)
    {  // 靜態方法
        return $num * $num;
    }
}

echo Math::$pi;  // 輸出 3.14159
echo Math::square(4);  // 輸出 16

看到這邊，會不會有一種靜態方法看起來很方便的感覺呢？

使用靜態方法確實帶來一些方便，比如不需要實例化物件就能調用方法，這在某些情況下可以簡化代碼，減少資源消耗。但是，過度依賴靜態方法也有其缺點，這些缺點主要包括：

  1. 減少靈活性：靜態方法屬於類而非實例，這限制了它們的使用。你不能在靜態方法中訪問類的實例變量或實例方法，這意味著它們不能使用類的狀態或行為。
  2. 難以進行測試：靜態方法由於不依賴於類的實例，因此在單元測試中可能難以模擬和測試。這可能導致測試代碼的維護變得複雜和困難。
  3. 違反物件導向設計原則：過度使用靜態方法可能會導致代碼違反物件導向的設計原則，如封裝和多態性。物件導向程式設計鼓勵通過物件實例來管理和操作數據，使得程式更加模組化和可重用。
  4. 增加代碼間的耦合度：靜態方法容易被其他類直接調用，這可能導致高耦合，使得代碼修改和擴展變得更加困難，並影響其可維護性。

因此，雖然靜態方法在某些情境下很有用（例如工具類或單例模式），我們應該根據具體情況選擇是否使用靜態方法。

一般來說，如果一個方法不需要訪問或修改物件的狀態，那麼將其設計為靜態方法是合適的。但如果方法與物件的狀態緊密相關，則應該使用實例方法。這樣可以保持程式的靈活性和可維護性，並符合物件導向程式設計的原則。

最後

透過這個階段的學習，我們能夠掌握如何在 PHP 中定義和使用類別、物件、屬性和方法，並了解訪問控制及靜態成員的概念和用法。這些都是物件導向程式設計中的核心元素。

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