【Day11】ChatGPT請教教我：Class(類別) ！ Object (物件)！物件導向 OOP！

2023 iThome 鐵人賽

DAY 11

自我挑戰組

用ChatGPT詠唱來完成工作與點亮前後端技能樹系列第 11 篇

15th鐵人賽 chatgpt 物件導向 class

一宵三筵

2023-09-25 10:00:06

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從這個章節開始，遇到有關JS (JavaScript)的內容，我會預設改用TS (TypeScript)來寫
向ChatGPT提問的自定指示中，也會改成這樣

有TypeScript相關問題，請看我的上一篇介紹：
【Day10】ChatGPT請教教我：TypeScript！Enum！泛型！

沒問題就Go Go了！

Class是什麼

有關class相關的用法，即使是資工本科生，在學習的時候也有可能會遇到一些困難
讓我們看看ChatGPT是如何介紹Class的

當然可以！我會用簡單易懂的方式來介紹什麼是 class。

什麼是 Class？

在程式設計中，class（類別）是一種用來創建物件（object）的藍圖或模板。它定義了一個物件的特性（屬性）和行為（方法），可以看作是封裝了資料和相關操作的容器。

舉例來說，假設我們要描述一個狗的類型，它會有一些特性，如名字、品種、年齡等，同時也會有一些行為，比如吠叫、奔跑等。這些特性和行為可以被封裝在一個狗的類別中。

Class 的基本結構

以下是一個 TypeScript 中的 class 的基本結構範例：
class Dog {
  // 屬性
  name: string;
  breed: string;
  age: number;

  // 建構子
  constructor(name: string, breed: string, age: number) {
    this.name = name;
    this.breed = breed;
    this.age = age;
  }

  // 方法
  bark() {
    console.log(`${this.name}在叫！`);
  }

  run() {
    console.log(`${this.name}在奔跑！`);
  }
}
如何使用 Class？

要使用這個狗的類別，你可以這樣做：
// 創建一個狗的物件
const myDog = new Dog("旺財", "柴犬", 3);

// 存取屬性或呼叫方法
console.log(`我家狗狗的品種是${myDog.breed}`);
myDog.bark();
myDog.run();
這樣，你就可以使用這個狗的類別來創建不同的狗物件，並且存取它們的特性和行為。

這只是 class 的基本概念，還有許多進階的用法和概念，但希望這個簡單的介紹對你有幫助！如果你有任何問題或需要進一步的解釋，請隨時告訴我。

上面提供了語法，但卻不知道什麼時候會需要用到class
或是常見使用情境是什麼

所以來問問看ChatGPT

Class 在程式設計中有著重要的作用，它的常見用途包括以下幾個方面：

物件導向程式設計（Object-Oriented Programming, OOP）：Class 是物件導向程式設計的基礎。它可以幫助程式設計師將資料和相關操作封裝在一個單元中，使得程式碼更具結構性和模組化。

模組化開發：透過 class，可以將相關的資料和功能組織成一個模組，這樣可以方便管理和維護程式碼。

程式碼重複使用：你可以根據 class 創建多個物件，這些物件會共享相同的特性和行為，從而節省了重複編寫相似程式碼的工作量。

抽象化和封裝：Class 允許你將特定的實現細節隱藏起來，只向外部提供必要的接口，這樣可以降低程式的複雜度，提高代碼的可讀性。

繼承：Class 可以透過繼承機制，讓一個 class 繼承另一個 class 的特性和行為，進一步提高程式碼的重用性。

多型：Class 的繼承和多型機制讓你可以針對不同類型的物件，使用相同的介面進行操作，這樣可以撰寫更通用和靈活的程式碼。

總的來說，Class 是一個強大的程式設計工具，它可以幫助你組織和管理程式碼，使得程式更容易理解、維護和擴展。在前端開發中，Class 常被用來建構 UI 元件、管理狀態、定義資料模型等等。因此，對於你作為一名前端工程師的目標來說，熟練掌握 Class 將是非常重要的一環。

講了很多新的專有名詞，講了許多好處
但沒有範例還是有點難懂，但得到了很多新關鍵字

先請他直接針對各點再解釋並給予範例吧

好的，我會針對以上提到的各點，提供相應的範例和詳細解釋。

1. 物件導向程式設計（OOP）

物件導向程式設計是一種程式設計範式，它將程式中的資料和相關操作封裝在一個物件中。

範例：
class Person {
  name: string;
  age: number;

  constructor(name: string, age: number) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }

  introduce() {
    console.log(`我叫${this.name}，今年${this.age}歲。`);
  }
}

const john = new Person("John", 30);
john.introduce(); // 輸出：我叫John，今年30歲。
這裡我們定義了一個 Person 的 class，它有 name 和 age 兩個屬性，以及一個 introduce 方法，用來介紹自己。通過 new Person(...) 我們可以創建一個 Person 的物件。

2. 模組化開發

Class 可以幫助我們將相關的資料和功能組織成一個模組，使得程式碼更易於管理。

範例：
// person.ts
class Person {
  name: string;
  age: number;

  constructor(name: string, age: number) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }

  introduce() {
    console.log(`我叫${this.name}，今年${this.age}歲。`);
  }
}

export default Person;

// main.ts
import Person from './person';

const john = new Person("John", 30);
john.introduce(); // 輸出：我叫John，今年30歲。
這裡我們將 Person 的 class 定義在 person.ts 檔案中，然後在 main.ts 中引入並使用它。這樣可以使得程式碼更模組化，方便維護。

3. 程式碼重複使用

透過 class，我們可以創建多個物件，這些物件共享相同的特性和行為。

範例：
class Circle {
  radius: number;

  constructor(radius: number) {
    this.radius = radius;
  }

  getArea() {
    return Math.PI * this.radius ** 2;
  }
}

const circle1 = new Circle(5);
const circle2 = new Circle(8);

console.log(circle1.getArea()); // 輸出：78.54
console.log(circle2.getArea()); // 輸出：201.06
在這個例子中，我們創建了兩個不同半徑的圓形物件 circle1 和 circle2，它們都擁有相同的 getArea 方法，但返回的面積值會根據半徑而變化。

4. 抽象化和封裝

Class 允許你將特定的實現細節隱藏起來，只向外部提供必要的接口。

範例：
class BankAccount {
  private balance: number = 0;

  deposit(amount: number) {
    this.balance += amount;
  }

  withdraw(amount: number) {
    if (amount <= this.balance) {
      this.balance -= amount;
    } else {
      console.log("餘額不足！");
    }
  }

  getBalance() {
    return this.balance;
  }
}

const account = new BankAccount();
account.deposit(1000);
account.withdraw(500);
console.log(account.getBalance()); // 輸出：500
在這個例子中，我們定義了一個 BankAccount 的 class，它有一個私有的 balance 屬性，以及 deposit、withdraw 和 getBalance 方法來操作和獲取帳戶餘額。這樣可以隱藏 balance 的實際實現細節。

這是一些 class 的基本用法範例，希望這些範例能幫助你更好地理解 class 的各種作用和用途。如果有任何問題，請隨時告訴我！

可以看到他每一項都給予範例了
其中提到了一個關鍵的專有名詞：物件導向程式設計（OOP）

物件導向程式設計（Object-Oriented Programming, OOP）是一種程式設計範式，它以"物件"（object）為基礎，將資料和相關操作封裝在一個單元中，透過這種方式來組織和管理程式碼。

在 OOP 中，每個物件都是類別（class）的一個實例。類別是一種藍圖或模板，它定義了一個物件的特性（屬性）和行為（方法）。屬性代表物件的狀態或特徵，而方法則定義了物件可以進行的操作或行為。

以下是一個簡單的物件導向程式設計的範例：
class Person {
  name: string;
  age: number;

  constructor(name: string, age: number) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }

  introduce() {
    console.log(`我叫${this.name}，今年${this.age}歲。`);
  }
}

const john = new Person("John", 30);
john.introduce(); // 輸出：我叫John，今年30歲。
在這個例子中，我們定義了一個 Person 的 class，它有 name 和 age 兩個屬性，以及一個 introduce 方法，用來介紹自己。透過 new Person(...) 我們創建了一個 Person 的物件 john。

OOP 的核心概念：

封裝（Encapsulation）：將相關的資料和功能封裝在一個類別中，並對外部隱藏實現細節。

繼承（Inheritance）：允許一個類別繼承另一個類別的特性和行為，可以重用現有的程式碼。

多型（Polymorphism）：允許相同的介面用於不同的數據類型或物件，使得程式碼更靈活和通用。

如何學習 OOP？

步驟 1: 了解基本概念

首先，你需要理解封裝、繼承和多型這三個基本的 OOP 概念。

步驟 2: 熟悉類別和物件的建立

學會如何定義類別，並且創建類別的物件。

步驟 3: 學習封裝和存取控制

了解如何使用封裝來隱藏物件的實現細節，以及如何設定不同的存取控制（public、private、protected）。

步驟 4: 掌握繼承和多型

學習如何使用繼承來建立物件之間的階層關係，並了解多型如何使得相同的介面可以應用在不同的物件上。

步驟 5: 實際應用

將所學應用到實際的程式開發中，建立自己的物件和類別，並逐漸熟練 OOP 的技巧。

步驟 6: 閱讀相關資源和範例

閱讀相關的書籍、教學文章，並參考各種範例，進一步加深對 OOP 的理解和應用。

總的來說，學習 OOP 需要不斷的練習和實踐，隨著時間的推移，你將會變得更加熟練和自信。如果你有任何具體的問題或需要進一步的解釋，請隨時告訴我！

當然，讓我詳細解釋物件導向程式設計（OOP）的核心概念：

1. 封裝（Encapsulation）：

封裝是指將相關的資料和行為（方法）封裝在一個單位（類別）中，並對外部隱藏內部的實現細節，僅向外提供必要的介面。這樣做的目的是為了降低系統的複雜度，提高程式碼的可讀性和可維護性。

範例：
class BankAccount {
  private balance: number = 0;

  deposit(amount: number) {
    this.balance += amount;
  }

  withdraw(amount: number) {
    if (amount <= this.balance) {
      this.balance -= amount;
    } else {
      console.log("餘額不足！");
    }
  }

  getBalance() {
    return this.balance;
  }
}
在這個例子中，balance 是一個私有屬性，只能在 BankAccount 內部訪問。外部無法直接存取 balance，只能透過 deposit、withdraw 和 getBalance 方法來進行操作。

2. 繼承（Inheritance）：

繼承是指一個類別（子類別）可以繼承另一個類別（父類別）的特性和行為。子類別可以使用父類別的屬性和方法，並且可以擴展或修改它們，同時也可以新增自己的屬性和方法。

範例：
class Animal {
  name: string;

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }

  makeSound() {
    console.log("動物發出聲音。");
  }
}

class Dog extends Animal {
  bark() {
    console.log("狗狗在叫！");
  }
}

const myDog = new Dog("旺財");
myDog.makeSound(); // 輸出：動物發出聲音。
myDog.bark(); // 輸出：狗狗在叫！
在這個例子中，Dog 類別繼承了 Animal 類別，因此它可以使用 name 屬性和 makeSound 方法。同時，Dog 類別也新增了自己的方法 bark。

3. 多型（Polymorphism）：

多型是指相同的介面可以應用在不同的物件上，這樣可以提高程式的靈活性和通用性。在多型中，不同的類別可以實現相同的介面或抽象類別，但具體的實現方式可以各自不同。

範例：
class Shape {
  calculateArea(): number {
    return 0;
  }
}

class Circle extends Shape {
  radius: number;

  constructor(radius: number) {
    super();
    this.radius = radius;
  }

  calculateArea(): number {
    return Math.PI * this.radius ** 2;
  }
}

class Rectangle extends Shape {
  width: number;
  height: number;

  constructor(width: number, height: number) {
    super();
    this.width = width;
    this.height = height;
  }

  calculateArea(): number {
    return this.width * this.height;
  }
}

const circle = new Circle(5);
const rectangle = new Rectangle(4, 6);

console.log(circle.calculateArea()); // 輸出：78.54
console.log(rectangle.calculateArea()); // 輸出：24
在這個例子中，Shape 是一個抽象類別，它定義了一個計算面積的方法。Circle 和 Rectangle 類別都繼承了 Shape 並實現了 calculateArea 方法，但實現的方式各自不同，這就是多型的一個例子。

這就是物件導向程式設計的核心概念：封裝、繼承和多型。透過這些概念，我們可以建立更為結構化、靈活且可維護的程式碼。如果你有任何進一步的問題或需要更詳細的解釋，請隨時告訴我！

前面在講述跟「封裝」有關的議題時，都會用到一個新的關鍵字： private
更前面講解要如何學習物件導向時，也有提到「存取控制(public、private、protected)」等

因此繼續拿關鍵字來深入詢問ChatGPT

當然，讓我來進一步深入講解如何設定不同的存取控制（public、private、protected）：

存取修飾符：

在 TypeScript 中，可以使用存取修飾符來指定類別的成員（屬性和方法）的存取範圍，這有助於控制對類別內部資料的訪問權限。

1. public：

public 表示成員可以在類別內部和外部被訪問。這是預設的存取修飾符，如果未指定存取修飾符，則默認為 public。

範例：
class Person {
  public name: string;

  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }

  public introduce() {
    console.log(`我叫${this.name}。`);
  }
}

const john = new Person("John");
console.log(john.name); // 可以訪問
john.introduce(); // 可以呼叫
2. private：

private 表示成員僅在類別內部可以被訪問，外部無法訪問。

範例：
class BankAccount {
  private balance: number = 0;

  deposit(amount: number) {
    this.balance += amount;
  }

  getBalance() {
    return this.balance;
  }
}

const account = new BankAccount();
account.deposit(1000); // 可以呼叫
console.log(account.balance); // 無法訪問，因為是 private
3. protected：

protected 表示成員可以在類別內部以及子類別中被訪問，但無法在外部訪問。

範例：
class Animal {
  protected sound: string;

  constructor(sound: string) {
    this.sound = sound;
  }

  makeSound() {
    console.log(this.sound);
  }
}

class Dog extends Animal {
  bark() {
    console.log(`${this.sound} ${this.sound}！`);
  }
}

const dog = new Dog("汪汪");
dog.makeSound(); // 可以呼叫
dog.bark(); // 可以呼叫
console.log(dog.sound); // 無法訪問，因為是 protected
使用情境：

使用 public 當你希望該成員可以在類別內外被訪問時。

使用 private 當你希望限制該成員僅在類別內部被訪問時。

使用 protected 當你希望該成員可以在類別內部以及子類別中被訪問時。

存取修飾符可以幫助你有效地控制類別成員的訪問範圍，以保護資料的安全性和提高程式碼的可維護性。當你在設計類別時，請根據需求合理地選擇適當的存取修飾符。如果有任何進一步的問題或需要更詳細的解釋，請隨時告訴我！

OK，上面講這麼多，也講了一堆優點
像是結構化、靈活、可維護之類的

但我認為人類是一種不見棺材不掉淚，沒有痛過無法痛改前非的物種(?)
所以來請他提供一下，如果不使用class的話
到底會有什麼問題，請他提供對照

如果不使用物件導向的概念來撰寫程式，會導致程式碼難以維護、擴展和理解，也會增加程式碼的複雜度。以下我會透過範例來比較使用和不使用物件導向的情況。

1. 沒有使用物件導向的情況：

範例：
let person1Name = "John";
let person1Age = 30;

let person2Name = "Jane";
let person2Age = 25;

function introducePerson1() {
  console.log(`我叫${person1Name}，今年${person1Age}歲。`);
}

function introducePerson2() {
  console.log(`我叫${person2Name}，今年${person2Age}歲。`);
}

introducePerson1(); // 輸出：我叫John，今年30歲。
introducePerson2(); // 輸出：我叫Jane，今年25歲。
2. 使用物件導向的情況：

範例：
class Person {
  name: string;
  age: number;

  constructor(name: string, age: number) {
    this.name = name;
    this.age = age;
  }

  introduce() {
    console.log(`我叫${this.name}，今年${this.age}歲。`);
  }
}

const person1 = new Person("John", 30);
const person2 = new Person("Jane", 25);

person1.introduce(); // 輸出：我叫John，今年30歲。
person2.introduce(); // 輸出：我叫Jane，今年25歲。
問題與比較：

可維護性：在第一個範例中，當我們想要新增更多的人員時，必須手動添加變數和函數，這樣會使得程式碼變得雜亂且難以維護。在第二個範例中，我們可以輕鬆地創建新的 Person 物件，使得程式碼更具結構性和維護性。

可擴展性：在第一個範例中，如果我們想要為每個人員添加更多的資訊（例如地址、電話等），則必須修改相應的變數和函數。在第二個範例中，我們只需在 Person 類別中新增屬性和方法即可。

程式碼重複使用：在第一個範例中，每個函數都是針對特定的人員，無法複用。在第二個範例中，我們可以創建多個 Person 物件，它們共享相同的 introduce 方法。

程式碼結構：使用物件導向的方式可以使程式碼更有結構性和模組化，使得每個元件的職責更加清晰明確。

總的來說，物件導向的概念使得程式碼更易於維護、擴展和理解，並且提高了程式碼的重複使用性。因此，在較大型的專案或需要長期維護的情況下，使用物件導向是非常重要的。

結語

OK以上就是我們拿Class相關的概念來詢問ChatGPT的結果
對話紀錄放在這邊：https://chat.openai.com/share/ef51f0a2-014c-483d-999c-6a90baff7cae

我認為物件導向本身就不是一個好懂的概念
可能要實際在撰寫程式著碰到痛點，才知道物件導向的好處
我自己大學時花了一整個學期來學習物件導向，當時仍然沒有很融會貫通

直到工作實際碰到痛點，才開始把以前學過的東西重新撿回來
花了大量時間重新學習，把程式碼重構整理成有使用物件導向的模式

痾，對。我入職的時候裡面的程式碼沒有在跟你物件導向的
所有的變數就這樣全域零散在各處，超過二十個以上零散的變數你能想像嗎

希望以上的範例與教學可以幫助到正在學習物件導向的各位

我是物件導向信徒的前端工程師一宵三筵，我們明天見～

【Day10】ChatGPT請教教我：TypeScript！Enum！泛型！

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