Lecture 06A（上）：封裝——把狀態藏起來

值與實體：為什麼需要「可變的物件」

先想想數字 5。你把它加 1，並不是「改變了 5」，而是得到一個全新的值 6。 5 本身不可變（immutable），除了它的值之外沒有任何「身分」。 Week 5 學過的 也是這樣：兩個欄位相同的 record 就是「同一個值」，可以放心用 比較。

再想想你的銀行帳戶。你存入 100 元，並不會得到一個新帳戶， 而是同一個帳戶的餘額被更新了。如果好幾個人共用一個帳戶，他們必須看到同一份資料 ——每次操作都複製一個新帳戶出來，是不可能正確的。

類別的解剖：欄位、建構子、方法與

一個類別（class）是「可變物件的藍圖」。下面這個 是本節的主角， 先看全貌，再逐一拆解：

public class BankAccount implements Account {

    // 私有欄位：只有這個類別裡的程式碼看得到
    private int balance;                        // 資料不變量：balance >= 0

    /** 建構子：確保物件「出生」時就處於合法狀態。 */
    public BankAccount(int initialDeposit) {
        if (initialDeposit < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("開戶金額不可為負數：" + initialDeposit);
        }
        this.balance = initialDeposit;
    }

    public void deposit(int amount) {
        if (amount < 0) {                       // 違反前置條件 → 拒絕
            throw new IllegalArgumentException("存款金額不可為負數：" + amount);
        }
        this.balance = this.balance + amount;   // 不變量仍成立
    }

    public void withdraw(int amount) {
        if (amount < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("提款金額不可為負數：" + amount);
        }
        if (amount > this.balance) {            // 物件目前的「狀態」不允許此操作
            throw new IllegalStateException("餘額不足：餘額 " + this.balance + "，欲提領 " + amount);
        }
        this.balance = this.balance - amount;   // 因為 amount <= balance，結果仍 >= 0
    }

    public int getBalance() {                   // Getter：讀得到、寫不到
        return this.balance;
    }
}

• ：——物件的狀態。每個 物件都有自己的一份。

• ：名字與類別相同、沒有回傳型別（連 都沒有）的特殊方法， 在 時執行。它的任務是讓物件一出生就滿足所有不變量。

• ：定義在類別內的函式，可以直接使用該物件的欄位。 讀作「請 這個物件執行 deposit」。

• ：在方法內代表「目前正在被操作的那個物件」。 就是「我的 balance」。 當沒有同名的參數或區域變數時， 可以省略，但寫出來更清楚。

存取修飾子：誰看得到？

欄位、方法、甚至整個類別都可以加上：

public void transferTo(BankAccount other, int amount) {
    this.withdraw(amount);
    other.balance = other.balance + amount;   // 合法：同一個類別內
}

封裝的定義與兩個理由

用例外守住不變量

當方法被要求做不可能的事——存負數、提領超過餘額——正確的反應是立刻失敗， 而不是默默做出錯誤結果。Java 的做法是。 內建的兩種例外幾乎涵蓋所有情況：

呼叫端若能處理，就用 ／ 接住：

try {
    acct.withdraw(1000);                                 // 餘額不足
} catch (IllegalStateException e) {
    System.out.println("攔到 IllegalStateException：" + e.getMessage());
}
assert acct.getBalance() == 120 : "失敗的操作不應改變狀態";

Getter 與 Setter

注意 刻意不提供 ： 「任意設定餘額」不是一個合理的帳戶操作。 也不是 setter—— 它改變的是餘額，但你設定的是「增加多少」而不是「餘額變成多少」。 不要反射性地為每個欄位都寫一對 getter/setter； 先問：這個型別合理的操作是什麼？公開的方法應該對應操作，而不是對應欄位。

套件與

程式變大以後，「所有類別都在同一個資料夾」會撞名（世界上有多少人寫過 ？）。 把相關的類別收成一組，並形成階層：

package au.edu.anu.comp1110.bank;     // 檔案第一行：宣告這個檔案屬於哪個套件

import java.util.Arrays;              // 引入單一類別
import java.util.*;                   // 引入整個套件（不建議：容易撞名）

• 套件名稱全部小寫，資料夾結構必須與套件名稱一致，例如：
  。

• 是「套件.類別」，例如 。 只是讓你可以省略前綴。

• 對外發布的程式庫慣例用「反轉的網域名稱」開頭：Google 的是 ，ANU 的會是 。

• 沒寫 的檔案屬於預設套件（default package）。它只適合小型練習： 明確套件裡的程式碼無法存取預設套件裡的東西。本教材的範例為了方便都用預設套件。

• 執行有套件的類別要用完整名稱，且要站在套件根目錄的上一層：
  。

練習

public class Roster {
    private String[] names = new String[10];   // 不變量：沒有 null 之後還有名字
    private int count = 0;
    public void add(String n) { names[count] = n; count = count + 1; }
    public String[] getNames() { return names; }
}