一些概念
这里首先要提及一些概念，然后我们再看具体的实例加以理解。
每一个单独的对象都可以被称为对应类的一个实例（instance）。操作指定类的函数称为方法（method）。
把程序接口从具体的实现细节中分离开来的过程称为封装。
在OOP（面向对象编程）中，我们可以通过一个类创建出另外一个类，只需要指定新类的不同信息即可，这种方法称为继承。由此衍生出，被继承的类称为父类或超类（superclass），新创建的类称为子类（subclass）。
在OOP中，允许同一个方法名操纵不同对象并得到不同的结果，称为多态（polymorphism）。
通过一系列的其他类来创建新类的过程称为组合（composition）。在一些语言中，一个类可以从多个类中继承方法，称为多重继承（multiple inheritance）。
实例
大部分其他语言（比如java）的OOP概念都已经包含在R中，但R中具体的语法和结构却有所不同。我们需要通过调用函数setClass来定义一个类，并且需要调用setMethod函数来定义方法。
我们先看一个简单的例子：
我们要实现一个类用来表示时间序列，想定义一个对象包含如下信息：
- 一个数据集合，取自固定周期的时间段
- 一个开始时间
- 一个结束时间
- 时间序列的周期
对于可以通过某些属性计算出来的属性信息是多余的。我们从定义一个名为“TimeSeries”的新类开始。
我们将通过一个包含数据、开始时间、结束时间的数值型向量来描述一个时间序列。然后可以通过它们来计算出时间单位、频率和周期。
作为类的使用者，如何展现这些信息并不重要。但是对于类的实现者来说，则非常重要。
R语言中对象存储信息的位置称为槽（slot）。我们将该对象需要包含的槽命名为data、start、end。使用setClass函数来创建新类：
> setClass("TimeSeries",
+ representation(
+ data="numeric",
+ start="POSIXct",
+ end="POSIXct"
+ )
+ )
representation部分说明了每个槽所包含的R对象的类型。我们使用new函数（针对S4对象的一个泛型构造方法）来新建一个TimeSeries对象。第一个参数名指定类名，其他参数指定槽的值：
> my.TimeSeries <- new("TimeSeries",
+ data = c(1,2,3,4,5,6),
+ start=as.POSIXct("07/01/2009 0:00:00", tz="GMT",
+ format="%m/%d/%Y %H:%M:%S"),
+ end=as.POSIXct("07/01/2009 0:05:00", tz="GMT",
+ format="%m/%d/%Y %H:%M:%S")
+ )
> my.TimeSeries
An object of class "TimeSeries"
Slot "data":
[1] 1 2 3 4 5 6
Slot "start":
[1] "2009-07-01 GMT"
Slot "end":
[1] "2009-07-01 00:05:00 GMT"
对于一个槽来说，并不是所有的可能值都是有效的。比如，我们想要确保end发生在start之后，并且两者的长度是1。我们需要编写函数来验证该对象的有效性。R允许自定义函数用来验证特定的类。我们可以通过setValidity函数来设定。
> setValidity("TimeSeries",
+ function(object){
+ object@start <= object@end &&
+ length(object@start) == 1 &&
+ length(object@end) == 1
+ }
+ )
Class "TimeSeries" [in ".GlobalEnv"]
Slots:
Name: data start end
Class: numeric POSIXct POSIXct
现在我们可以检查对象在validObject函数下是否有效。
> validObject(my.TimeSeries)
[1] TRUE
之后我们新建TimeSeries对象时，R将会自动检查新对象的有效性，并通过抛出错误来拒绝错误的对象。
（也可以在创建类的时候设定验证有效性的方法，详见setClass的完整定义）
定义了类之后，我们来创建新的方法。时间序列有一个属性是周期。我们可以创建一个方法用来提取时间序列中的周期信息。
> period.TimeSeries <- function(object) {
+ if (length(object@data) > 1) {
+ (object@end - object@start) / (length(object@data) - 1)
+ } else {
+ Inf
+ }
+ }
假如我们想创建一组函数用来从不同的对象中提取数据序列，而不用考虑对象的类型（即多态）。R提供了一种叫作泛型函数的机制可以实现。当我们对某个对象调用泛型函数时，R会基于该对象的类找到正确的方法去执行。我们创建一个函数来从泛型对象中提取数据序列：
> series <- function(object) { object@data }
> setGeneric("series")
[1] "series"
> series(my.TimeSeries)
[1] 1 2 3 4 5 6
调用setGeneric可以将series重定义为泛型函数，其默认的方法是旧的series函数的函数体：
> series
standardGeneric for "series" defined from package ".GlobalEnv"
function (object)
standardGeneric("series")
<environment: 0x205e930>
Methods may be defined for arguments: object
Use showMethods("series") for currently available ones.
> showMethods("series")
Function: series (package .GlobalEnv)
object="ANY"
object="TimeSeries"
(inherited from: object="ANY")
更进一步地，我们创建一个泛型函数来从对象中提取周期信息，并且特别指定它用来处理我们之前的创建的类。
> period <- function(object) { object@period }
> setGeneric("period")
[1] "period"
> setMethod(period, signature=c("TimeSeries"), definition=period.TimeSeries)
[1] "period"
attr(,"package")
[1] ".GlobalEnv"
> showMethods("period")
Function: period (package .GlobalEnv)
object="ANY"
object="TimeSeries"
调用泛型函数period可以计算TimeSeries对象：
> period(my.TimeSeries)
Time difference of 1 mins
也可以对已存在的泛型函数定义自己的方法，比如为我们创建的类定义一个summary方法：
> setMethod("summary",
+ signature="TimeSeries",
+ definition=function(object) {
+ print(paste(object@start,
+ " to ",
+ object@end,
+ sep="", collapse=""))
+ print(paste(object@data, sep="", collapse=","))
+ }
+ )
[1] "summary"
> summary(my.TimeSeries)
[1] "2009-07-01 to 2009-07-01 00:05:00"
[1] "1,2,3,4,5,6"
甚至可以为一个已经存在的操作符定义新的方法：
> setMethod("[",
+ signature=c("TimeSeries"),
+ definition=function(x, i, j, ..., drop) {
+ x@data[i]
+ }
+ )
[1] "["
> my.TimeSeries[3]
[1] 3
> my.TimeSeries # 查看my.TimeSeries对象
An object of class "TimeSeries"
Slot "data":
[1] 1 2 3 4 5 6
Slot "start":
[1] "2009-07-01 GMT"
Slot "end":
[1] "2009-07-01 00:05:00 GMT"
下次继续类实现的实例和S4、S3。
学习整理自《R核心技术手册》
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