Ruby 101：类和对象
Ruby 101：类和对象
Written by Allen Lee
今天开始Ruby ~
虽然仅仅阅读文章也能了解Ruby的语法，但这样就会少很多乐趣，如果你有兴趣学习Ruby，我建议你还是动手试试，与纯粹阅读相比，亲身体验将会有另一番不同的感受。
工欲善其事，必先利其器，想要体验Ruby，就得花点时间配置它的运行环境了。目前可以选择的有Ruby、IronRuby和JRuby，你可以根据自己的喜好/需要选择其中一个，其中，IronRuby需要Microsoft .NET或者Mono的支持，而JRuby则需要JVM的支持。
Ruby运行环境的安装和配置非常简单，到官网下载最新版的压缩包，把它解压到C:\（或者你喜欢的其他地方），然后把C:\Ruby\bin（或者你所选择的路径）添加到Path环境变量，这样就好了！（这是Windows平台的安装方法，如果是Ubuntu，可以通过Package Manager直接安装。）对于IronRuby，如果你已经安装了Visual Studio 2005/2008，那么你只需从codeplex.com/ironruby上下载最新版的压缩包，把它解压到你喜欢的地方，然后把bin的路径添加到Path就可以了。对于JRuby，除了上述方法之外，你还可以下载并安装NetBeans的Ruby专用版，它已经自带JRuby 1.2.0，当然，如果你想要最新的1.3.1，那就要自己动手了。
接下来，打开运行对话框，输入irb，然后按下回车，Ruby的命令行运行环境将会打开，在里面敲下puts "Start Ruby today ~"并按下回车，这将会向控制台输出"Start Ruby today ~"：
图 1
puts是一个方法，它负责把数据输出到控制台，在Ruby里，调用方法时通常都是可以省略括号的，当然，如果你已经习惯带括号的调用风格，你也可以把它加上。恭喜你成功运行了你的第一份Ruby代码！
模块、类和对象
在Ruby里，创建类型是非常简单的，假如我要创建一个Book类，我可以这样做：
代码 1
接下来，我们创建一个Book的实例对象：
代码 2
b是一个变量，在Ruby里，使用变量时无需声明它的类型，事实上，变量不和类型关联，你完全可以在后面把它用于其他类型的对象（第二个b下面的波浪线是NetBeans提示变量未被使用）：
代码 3
而这在静态语言里面是不允许的。回到代码2，我们用new方法创建一个Book的实例对象，但这个new方法从哪里来的呢？它是Ruby的解析器为我们自动创建的默认构造函数吗？不是的，不过，它确实是构造函数。糊涂啦？不要紧，我们会在后面详细探讨，现在你只要记住可以用它来创建对象就行了。
一般情况下，我们会把类组织到不同的命名空间里，在Ruby里，我们用模块来实现命名空间的功能，比如说，我想把Book类放在Ruby101模块里，我可以这样做：
代码 4
当我们把类放进模块，我们就需要通过模块的名字来引用类了：
代码 5
实例成员
现在的Book类空空如也，我想没有人会想要这样一个没用的类，如果想用它来存储一些有用的信息，我们就需要为它创建一些实例字段。
下面，我将会为Book类创建一个initialize方法，用来初始化Book的实例字段：
代码 6
在Ruby里，方法的命名方式也是有规定的，它可以包含字母、数字和下划线（少数特殊字符也允许出现在方法名字里，比如!、?和=，但它们的使用通常有一些约定俗成的意义），并以小写字母或者下划线开头。代码6里的构造函数接受4个参数，这些参数都没有声明类型，这和变量一样，构造函数里分别初始化4个实例字段。字段？慢着！我们还没有定义……
在Ruby里，实例字段都是以@开头的，并且在使用之前无需事先声明，但这些实例字段都是私有的，要从外面访问这些字段，我们需要为它们创建访问器：
代码 7
代码7示范了3种不同风格的访问器，你可以根据个人喜好选择其中一种，一般情况下，我们会采用第三种风格，事实上，第三种风格最终会被"还原"成第一种风格，在某种程度上，你可以把它理解成C# 3.0的自动属性，除非你要向访问器添加（验证）逻辑，否则你没有必要直接使用第一种风格。在Ruby里，方法的最后一个表达式的值将会自动作为方法的返回值，当然，你也可以显式使用return来返回。attr_accessor实际上是一个方法，它的职责就是根据我传给它的名字生成第一种风格的代码，:price是我传给它的参数，:XXX用来表示Ruby的Symbol类型的对象，表面上它和字符串很像，但内里却有着很大不同，就目前而言，你只需把它们之间的区别理解为相同内容的Symbol对象在内存里只存在一份，而相同内容的String在内存里则会存在多份（如果你有兴趣深入了解Symbol，可以阅读Eric Kidd的《13 Ways of Looking at a Ruby Symbol》），和attr_accessor对应的还有attr_reader和attr_writer，顾名思义，它们分别用来创建只读和只写访问器。
下面，我们来看看这些访问器分别是如何使用的：
代码 8
正如你所看到的"title = XXX"实际上会被解析成对title=方法的调用，当然，你也可以使它变得更明显些：b.title=("The Ruby Programming Language")。在调用set_authors方法时，我向它传递一个数组，在Ruby里，数组表示为[XXX, YYY, ZZZ]。
现在，我们统一使用第三种风格为所有实例字段创建访问器：
代码 9
下面，我们创建一个Book的实例对象，并输出它的信息：
代码 10
如果你和我一样都是使用NetBeans，那么你只需要在编辑器任何地方右击鼠标，然后选择Run File就可以运行Ruby代码了：
图 2
运行结果将会显示在Output窗口里：
图 3
在NetBeans里，你可以通过File ->Project Properties轻松切换Ruby的运行环境：
图 4
当然，你也可以使用记事本或者其他你喜欢的文本编辑器来编写Ruby代码，然后把代码保存为XXX.rb文件，并通过命令行用Ruby解析器执行代码，下面分别使用Ruby和IronRuby来执行上面的代码：
图 5
如果你嫌代码9还不够简化，那么你可以试试Ruby的Struct：
代码 11
代码11和代码9是等效的，就像attr_accessor方法那样，Struct最终会帮你生成代码9里的Book类，而用法上和之前是一样的，如果你想创建的是仅用于承载数据的类，那么Struct就是为你量身定做的了。如果将来你想扩展Book类，比如说，为它添加方法怎么办？没问题，既然Struct为你创建的是一个类，那么你可以通过继承扩展这个类，此外，你还可以"直接"扩展这个类。什么意思呢？Ruby允许你修改任何类的定义，即使是内置的类，所以，你可以在代码11后面"重新打开"Book类，并往里面添加方法：
代码 12
由于tags是一个数组（确切地说，应该是tags方法的返回值是一个数组，虽然这只是我们的期望，并且任何人都可以打破它），我们可以通过<<向数组添加元素，值得提醒的是，Ruby的数组和我们通常使用的数组不同，它的长度是可变的。
此外，Ruby还提供了OpenStruct，和Struct不同的是，OpenStruct创建出来的是对象而不是类，说到这里，你可以感到奇怪，如果是对象的话，自定义的属性要如何设置呢？这正是OpenStruct的独特之处，自定义的属性会在第一次使用时自动创建！下面，我在irb里示范用OpenStruct创建Book对象：
图 6
首先，我通过require引用OpenStruct的库，接着，我通过new方法创建了一个OpenStruct对象，然后，我通过反射查看这个对象提供的方法，随后，每设置一个属性的值，我就通过反射来查看这个对象的方法，正如你所看到的，自定义的属性确是在第一次使用时自动创建。另外，你有没有发觉，这次的irb和前面看到的不一样？这是因为我在启动它的时候使用了--simple-prompt命令行选项，这可以简化irb提示符的显示，你可以对比图1感受一下它们之间的区别。
类成员
现在，我需要一个书架帮我管理我的书，这个书架提供存放和查找功能，我们将会通过这个书架了解Ruby的类成员的写法。
下面，我们创建一个BookShelf类，并且在它里面创建一个静态的哈希表，用来存放Book对象：
代码 13
在Ruby里，静态字段以@@开头，{}则用来创建一个空的哈希表。接下来，我们要创建两个静态方法：place和find，分别用于存放和查找Book对象：
代码 14
在Ruby里，创建静态方法是非常简单的，代码12示范了两种风格，第一种是把类名置于方法名字之前，中间用.分开；第二种是把self置于方法名字之前，中间用.分开，这两种风格是等效的，区别只在于个人喜好。哈希表可以通过[]来访问里面的数据，当你看到代码12时，你可能会问，为什么place方法和find方法都没有事先检查key是否存在，你可以这样做，但没有必要，因为在调用place方法时，如果key已经存在，则用新的value代替现有的，如果key并不存在，则往里面添加这对key/value，而在调用find方法时，如果key已经存在，则返回对应的value，如果key并不存在，则返回nil，这些是哈希表的[]预设的行为。
除了上述两种风格，Ruby还支持另外两种看起来有点怪异的风格，第一种是创建一个实例方法，然后把它包在class << self和end之间：
代码 15
这种做法咋看比较怪异，但有时候确是必须的，比如说，我现在想用attr_accessor来为path创建静态字段和读/写访问器，显然，之前介绍的两种做法都无能为力，因为最终代码是由attr_accessor方法代为生成的，这时就轮到class << self出场了，我只需把attr_accessor :path放在class << self和end之间就行了。
第四种风格可以看作第三种的变形，它们之间的区别在于第三种风格的代码是放在类里面的，而第四种风格的代码则放在类外面，于是，class << self需要改成class << BookShelf，以便告知这份代码的所属：
代码 16
现在，我们来看看BookShelf的使用情况（变量b的初始化请参见代码10）：
代码 17
运行结果如下：
图 7
Ruby支持字符串插值（String Interpolation），当我们用#{}包围某个表达式时，这个表达式的运算结果将被插入表达式所在的位置，从运行结果可以清楚地看到这点。另外，我在puts后面添加了unless XXX，这将导致puts语句在unless后面的条件满足时不执行，当然，如果你不嫌冗长，你也可以把它改成：
代码 18
效果都是一样的。
现在，回到前面的问题，new方法是从哪里来的呢，还有，我们定义的initialize方法好像从来没有调用过，又是谁给那些私有字段初始化的呢？下面，我们将会使用irb来探个究竟：
图 8
首先，我创建了一个Book类，里面只有initialize方法，当我用new方法创建一个Book对象时，我们从命令行的输出结果可以看到initialize方法已被调用，接着，我对Book类进行扩展，添加一个new方法，从前面的调用来看，它是一个静态方法，因此，你可以选择上述四种风格的任意一种来实现，然后，我再用new方法创建一个Book对象，这次，我们从命令行的输出结果可以看到new方法和initialize方法都被调用，而且new方法的调用在initialize方法之前。细心的你可能已经发现，new方法的实现里包含了一个super关键字，这是什么意思呢？在回答这个问题之前，我们做另一个实验，就是把这个关键字去掉，看看会有什么不同：
图 9
当我们把super关键字去掉之后，从命令行的输出结果不难发现，initialize方法"失效"了，并且new方法不再创建对象！综上所述，new方法是initialize方法得以调用的关键，事实上，new方法是Book类从Class类那里继承过来的一个方法，它的职责就是创建（未初始化的）对象，并调用initialize方法来初始化这个对象（initialize方法是私有的，你无法直接调用它），我们刚才为Book类重写了这个方法，为了使它依然生效，我们需要调用"原本的"实现，因此需要加上super关键字，就目前而言，你只要记住super关键字的作用是调用当前方法的继承版本就行了。
新的旅程
上一节末尾，我们提到了继承，这是面向对象编程的核心概念之一，那么，Ruby又是如何体现继承以及面向对象编程的其他特征呢，我们将会在以后的文章里逐一探讨。
P.S. 本文的代码，若无特别说明，均可在Ruby、IronRuby和JRuby上运行，笔者所使用的版本分别是1.9.1、0.9.0和1.3.1。
