Ruby 面向對象
Ruby 是純面向對象的語言，Ruby 中的一切都是以對象的形式出現。Ruby 中的每個值都是一個對象，即使是最原始的東西：字符串、數字，甚至連 true 和 false 都是對象。類本身也是一個對象，是 Class 類的一個實例。本章將向您講解所有與 Ruby 面向對象相關的主要功能。
類用於指定對象的形式，它結合了數據表示法和方法，把數據整理成一個整齊的包。類中的數據和方法被稱為類的成員。
當您定義一個類時，您實際是定義了一個數據類型的藍圖。這實際上並沒有定義任何的數據，而是定義了類的名稱意味著什麼，也就是說，定義了類的對象將由什麼組成，以及在該對象上能執行什麼操作。
類定義以關鍵字 class 開始，後跟類名稱，最後以一個 end 進行分隔表示終止該類定義。例如，我們使用關鍵字 class 來定義 Box 類，如下所示：
class Box
code
end
按照慣例，名稱必須以大寫字母開頭，如果包含多個單詞，每個單詞首字母大寫，但此間沒有分隔符（例如：CamelCase）。
類提供了對象的藍圖，所以基本上，對象是根據類進行創建的。我們使用 new 關鍵字聲明類的對象。下面的語句聲明了類 Box 的兩個對象：
box1 = Box.new
box2 = Box.new
initialize 方法是一個標准的 Ruby 類方法，是類的構造函數，與其他面向對象編程語言中的 constructor 工作原理類似。當您想要在創建對象的同時初始化一些類變量，initialize 方法就派上用場了。該方法帶有一系列參數，與其他 Ruby 方法一樣，使用該方法時，必須在前面放置 def 關鍵字，如下所示：
class Box
def initialize(w,h)
@width, @height = w, h
end
end
實例變量是類屬性，它們在使用類創建對象時就變成對象的屬性。每個對象的屬性是單獨賦值的，和其他對象之間不共享值。在類的內部，是使用 @ 運算符訪問這些屬性，在類的外部，則是使用稱為訪問器方法的公共方法進行訪問。下面我們以上面定義的類 Box 為實例，把 @width 和 @height 作為類 Box 的實例變量。
class Box
def initialize(w,h)
# 給實例變量賦值
@width, @height = w, h
end
end
為了在類的外部使用變量，我們必須在訪問器方法內部定義這些變量，accessor 其實相當於 getter。下面的實例演示了訪問器方法的用法：
實例
#!/usr/bin/ruby -w
# 定義類
class Box
# 構造函數
def initialize(w,h)
@width, @height = w, h
end
# 訪問器方法
def printWidth
@width
end
def printHeight
@height
end
end
# 創建對象
box = Box.new(10, 20)
# 使用訪問器方法
x = box.printWidth()
y = box.printHeight()
puts "Width of the box is : #{x}"
puts "Height of the box is : #{y}"
嘗試一下 »
當上面的代碼執行時，它會產生以下結果：
Width of the box is : 10
Height of the box is : 20
與用於訪問變量值的訪問器方法類似，Ruby 提供了一種在類的外部設置變量值的方式，也就是所謂的設置器方法，定義如下：
實例
#!/usr/bin/ruby -w
# 定義類
class Box
# 構造器方法
def initialize(w,h)
@width, @height = w, h
end
# 訪問器方法
def getWidth
@width
end
def getHeight
@height
end
# 設置器方法
def setWidth=(value)
@width = value
end
def setHeight=(value)
@height = value
end
end
# 創建對象
box = Box.new(10, 20)
# 使用設置器方法
box.setWidth = 30
box.setHeight = 50
# 使用訪問器方法
x = box.getWidth()
y = box.getHeight()
puts "Width of the box is : #{x}"
puts "Height of the box is : #{y}"
嘗試一下 »
當上面的代碼執行時，它會產生以下結果：
Width of the box is : 30
Height of the box is : 50
實例方法的定義與其他方法的定義一樣，都是使用 def 關鍵字，但它們只能通過類實例來使用，如下面實例所示。它們的功能不限於訪問實例變量，也能按照您的需求做更多其他的任務。
實例
#!/usr/bin/ruby -w
# 定義類
class Box
# 構造方法
def initialize(w,h)
@width, @height = w, h
end
# 實例方法
def getArea
@width * @height
end
end
# 創建對象
box = Box.new(10, 20)
# 調用實例方法
a = box.getArea()
puts "Area of the box is : #{a}"
嘗試一下 »
當上面的代碼執行時，它會產生以下結果：
Area of the box is : 200
類變量是在類的所有實例中共享的變量。換句話說，類變量的實例可以被所有的對象實例訪問。類變量以兩個 @ 字符（@@）作為前綴，類變量必須在類定義中被初始化，如下面實例所示。
類方法使用 def self.methodname() 定義，類方法以 end 分隔符結尾。類方法可使用帶有類名稱的 classname.methodname 形式調用，如下面實例所示：
實例
#!/usr/bin/ruby -w
class Box
# 初始化類變量
@@count = 0
def initialize(w,h)
# 給實例變量賦值
@width, @height = w, h
@@count += 1
end
def self.printCount()
puts "Box count is : #@@count"
end
end
# 創建兩個對象
box1 = Box.new(10, 20)
box2 = Box.new(30, 100)
# 調用類方法來輸出盒子計數
Box.printCount()
嘗試一下 »
當上面的代碼執行時，它會產生以下結果：
Box count is : 2
您定義的任何類都有一個 to_s 實例方法來返回對象的字符串表示形式。下面是一個簡單的實例，根據 width 和 height 表示 Box 對象：
實例
#!/usr/bin/ruby -w
class Box
# 構造器方法
def initialize(w,h)
@width, @height = w, h
end
# 定義 to_s 方法
def to_s
"(w:#@width,h:#@height)" # 對象的字符串格式
end
end
# 創建對象
box = Box.new(10, 20)
# 自動調用 to_s 方法
puts "String representation of box is : #{box}"
嘗試一下 »
當上面的代碼執行時，它會產生以下結果：
String representation of box is : (w:10,h:20)
Ruby 為您提供了三個級別的實例方法保護，分別是 public、private 或 protected。Ruby 不在實例和類變量上應用任何訪問控制。
- Public 方法： Public 方法可被任意對象調用。默認情況下，方法都是 public 的，除了 initialize 方法總是 private 的。
- Private 方法： Private 方法不能從類外部訪問或查看。只有類方法可以訪問私有成員。
- Protected 方法： Protected 方法只能被類及其子類的對象調用。訪問也只能在類及其子類內部進行。
下面是一個簡單的實例，演示了這三種修飾符的語法：
實例
#!/usr/bin/ruby -w
# 定義類
class Box
# 構造器方法
def initialize(w,h)
@width, @height = w, h
end
# 實例方法默認是 public 的
def getArea
getWidth() * getHeight
end
# 定義 private 的訪問器方法
def getWidth
@width
end
def getHeight
@height
end
# make them private
private :getWidth, :getHeight
# 用於輸出面積的實例方法
def printArea
@area = getWidth() * getHeight
puts "Big box area is : #@area"
end
# 讓實例方法是 protected 的
protected :printArea
end
# 創建對象
box = Box.new(10, 20)
# 調用實例方法
a = box.getArea()
puts "Area of the box is : #{a}"
# 嘗試調用 protected 的實例方法
box.printArea()
嘗試一下 »
當上面的代碼執行時，它會產生以下結果。在這裡，第一種方法調用成功，但是第二方法會產生一個問題。
Area of the box is : 200
test.rb:42: protected method `printArea' called for #
<Box:0xb7f11280 @height=20, @width=10> (NoMethodError)
繼承，是面向對象編程中最重要的概念之一。繼承允許我們根據另一個類定義一個類，這樣使得創建和維護應用程序變得更加容易。
繼承有助於重用代碼和快速執行，不幸的是，Ruby 不支持多繼承，但是 Ruby 支持 mixins。mixin 就像是多繼承的一個特定實現，在多繼承中，只有接口部分是可繼承的。
當創建類時，程序員可以直接指定新類繼承自某個已有類的成員，這樣就不用從頭編寫新的數據成員和成員函數。這個已有類被稱為基類或父類，新類被稱為派生類或子類。
Ruby 也提供了子類化的概念，子類化即繼承，下面的實例解釋了這個概念。擴展一個類的語法非常簡單。只要添加一個 < 字符和父類的名稱到類語句中即可。例如，下面定義了類 BigBox 是 Box 的子類：
實例
#!/usr/bin/ruby -w
# 定義類
class Box
# 構造器方法
def initialize(w,h)
@width, @height = w, h
end
# 實例方法
def getArea
@width * @height
end
end
# 定義子類
class BigBox < Box
# 添加一個新的實例方法
def printArea
@area = @width * @height
puts "Big box area is : #@area"
end
end
# 創建對象
box = BigBox.new(10, 20)
# 輸出面積
box.printArea()
嘗試一下 »
當上面的代碼執行時，它會產生以下結果：
Big box area is : 200
雖然您可以在派生類中添加新的功能，但有時您可能想要改變已經在父類中定義的方法的行為。這時您可以保持方法名稱不變，重載方法的功能即可，如下面實例所示：
實例
#!/usr/bin/ruby -w
# 定義類
class Box
# 構造器方法
def initialize(w,h)
@width, @height = w, h
end
# 實例方法
def getArea
@width * @height
end
end
# 定義子類
class BigBox < Box
# 改變已有的 getArea 方法
def getArea
@area = @width * @height
puts "Big box area is : #@area"
end
end
# 創建對象
box = BigBox.new(10, 20)
# 使用重載的方法輸出面積
box.getArea()
嘗試一下 »
以上實例運行輸出結果為：
Big box area is : 200
我們希望使用 + 運算符執行兩個 Box 對象的向量加法，使用 * 運算符來把 Box 的 width 和 height 相乘，使用一元運算符 - 對 Box 的 width 和 height 求反。下面是一個帶有數學運算符定義的 Box 類版本：
class Box
def initialize(w,h) # 初始化 width 和 height
@width,@height = w, h
end
def +(other) # 定義 + 來執行向量加法
Box.new(@width + other.width, @height + other.height)
end
def -@ # 定義一元運算符 - 來對 width 和 height 求反
Box.new(-@width, -@height)
end
def *(scalar) # 執行標量乘法
Box.new(@width*scalar, @height*scalar)
end
end
有時候，我們想要防止對象被改變。在 Object 中，freeze 方法可實現這點，它能有效地把一個對象變成一個常量。任何對象都可以通過調用 Object.freeze 進行凍結。凍結對象不能被修改，也就是說，您不能改變它的實例變量。
您可以使用 Object.frozen? 方法檢查一個給定的對象是否已經被凍結。如果對象已被凍結，該方法將返回 true，否則返回一個 false 值。下面的實例解釋了這個概念：
實例
#!/usr/bin/ruby -w
# 定義類
class Box
# 構造器方法
def initialize(w,h)
@width, @height = w, h
end
# 訪問器方法
def getWidth
@width
end
def getHeight
@height
end
# 設置器方法
def setWidth=(value)
@width = value
end
def setHeight=(value)
@height = value
end
end
# 創建對象
box = Box.new(10, 20)
# 讓我們凍結該對象
box.freeze
if( box.frozen? )
puts "Box object is frozen object"
else
puts "Box object is normal object"
end
# 現在嘗試使用設置器方法
box.setWidth = 30
box.setHeight = 50
# 使用訪問器方法
x = box.getWidth()
y = box.getHeight()
puts "Width of the box is : #{x}"
puts "Height of the box is : #{y}"
嘗試一下 »
當上面的代碼執行時，它會產生以下結果：
Box object is frozen object
test.rb:20:in `setWidth=': can't modify frozen object (TypeError)
from test.rb:39
您可以在類的內部定義一個常量，通過把一個直接的數值或字符串值賦給一個變量來定義的，常量的定義不需要使用 @ 或 @@。按照慣例，常量的名稱使用大寫。
一旦常量被定義，您就不能改變它的值，您可以在類的內部直接訪問常量，就像是訪問變量一樣，但是如果您想要在類的外部訪問常量，那麼您必須使用 classname::constant，如下面實例所示。
實例
#!/usr/bin/ruby -w
# 定義類
class Box
BOX_COMPANY = "TATA Inc"
BOXWEIGHT = 10
# 構造器方法
def initialize(w,h)
@width, @height = w, h
end
# 實例方法
def getArea
@width * @height
end
end
# 創建對象
box = Box.new(10, 20)
# 調用實例方法
a = box.getArea()
puts "Area of the box is : #{a}"
puts Box::BOX_COMPANY
puts "Box weight is: #{Box::BOXWEIGHT}"
嘗試一下 »
當上面的代碼執行時，它會產生以下結果：
Area of the box is : 200
TATA Inc
Box weight is: 10
類常量可被繼承，也可像實例方法一樣被重載。
可能有一種情況，您想要在不調用對象構造器 initialize 的情況下創建對象，即，使用 new 方法創建對象，在這種情況下，您可以調用 allocate 來創建一個未初始化的對象，如下面實例所示：
實例
#!/usr/bin/ruby -w
# 定義類
class Box
attr_accessor :width, :height
# 構造器方法
def initialize(w,h)
@width, @height = w, h
end
# 實例方法
def getArea
@width * @height
end
end
# 使用 new 創建對象
box1 = Box.new(10, 20)
# 使用 allocate 創建兩一個對象
box2 = Box.allocate
# 使用 box1 調用實例方法
a = box1.getArea()
puts "Area of the box is : #{a}"
# 使用 box2 調用實例方法
a = box2.getArea()
puts "Area of the box is : #{a}"
嘗試一下 »
當上面的代碼執行時，它會產生以下結果：
Area of the box is : 200
test.rb:14: warning: instance variable @width not initialized
test.rb:14: warning: instance variable @height not initialized
test.rb:14:in `getArea': undefined method `*'
for nil:NilClass (NoMethodError) from test.rb:29
Ruby的 self 和 Java 的 this 有相似之處，但又大不相同。Java的方法都是在實例方法中引用，所以this一般都是指向當前對象的。而Ruby的代碼逐行執行，所以在不同的上下文(context)self就有了不同的含義。讓我們來看看下面的實例：.
實例
#!/usr/bin/ruby -w
class Box
# 輸出類信息
puts "Class of self = #{self.class}"
puts "Name of self = #{self.name}"
end
嘗試一下 »
當上面的代碼執行時，它會產生以下結果：
Class of self = Class
Name of self = Box
這意味著類定義可通過把該類作為當前對象來執行，同時也意味著元類和父類中的該方法在方法定義執行期間是可用的。
